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Einrichtung zur Bekämpfung des Schlingerns eines mit ei-
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nem voranfahrenden Fahrzeug gekoppelten Folge fahrzeugs Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Störende
Schlingerbewegungen des Folgefahrzeugs treten beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit,
also beispielsweise auf der Autobahn, bei üblichen Anhängern, bei dem Anhängerteil
von Sattelschleppern oder aber dann auf, wenn zwecks Verringerung des Luftwiderstands
und Erhöhung der Kapazität der Straße mehrere, an sich individuell angetriebene
und lenkbare Fahrzeuge, beispielsweise Personenkraftwagen, mit direkter Berührung
im Kolonnenbetrieb hintereinanderfahren.
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Zur Spurstabilisierung von Zugfahrzeugen mit Anhängern ist aus der
DE-AS 24 03 820, B62D 13/00, eine Vorrichtung bekannt, die bei ihrer Einschaltung
eine Arretierung der Deichsel zwischen Zugfahrzeug und Anhänger im Sinne der Beseitigung
der Schwenkbarkeit derselben in einer horizontalen Ebene bewirkt.
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Diese bekannte Vorrichtung hat den grundsätzlichen Nachteil, daß die
im Augenblick der Einschaltung der Vorrichtung gerade vorliegende Stellung der Deichsel,
also gegebenenfalls auch einc durch eine Schlingerbewegung hervorgerufene Stellung,
fixiert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die keine Aufhebbarkeit der Schwenkbarkeit
um die definierte senkrechte Schwenkachse erfordert und deren Einschaltung demgemäß
unkritisch ist.
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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch
die Merkmale des Patentanspruchs 1. Ein grundsätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen
Einrichtung ist darin zu sehen, daß sie unter Beibehalt des Aufbaus und der Wirkungsweise
der Kupplung aus den beim Schlingern auftretenden Gierbewegungen des Folge fahrzeugs
Lenkbefehle für die lenkbaren Vorderräder desselben erzeugt,wodurch die Spur der
Vorderräder im Sinne eines Gegenlenkens verstellt wird. Dies kann gemäß Anspruch
2 in der Weise geschehen, daß die Radebenen der Vorderräder des Folgefahrzeugs in
Draufsicht parallel zu den Radebenen der -ungelenkten- Hinterräder des voranfahrenden
Fahrzeugs verlaufen. Wie im folgenden noch erläutert wird, bedeutet dies zugleich,
daß zur Erzeugung dieser Gegenlenksignale ein seitlicher Versatz der Radebenen von
Vorderrädern des Folgefahrzeugs und Hinterrädern des voranfahrenden Fahrzeugs aufgetreten
sein muß.
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Gemäß Anspruch 3 können die Gegenleriksignale aber auch größer sein,
so daß die Vorderräder des Folgefahrzeugs in Draufsicht überlenkte Radstellungen
bezUglich der Radstellungen der Hinterräder des voranfahrenden Fahrzeugs einnehmen.
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Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht, wie
anhand der Figurenbeschreibung noch ersichtlich wird, in dem sehr einfachen und
demgemäß zuverlässigen Aufbau der Einrichtung.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren
Unteransprüche.
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Jm folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
der Zeichnung erläutert. In dieser stellen dar:
Die Fig. 1, 2 u.
3 Draufsichten auf gekoppelte Fahrzeuge zur Erläuterung der Wirkungsweise der Erfindung,
die Fig. 4, 5 u. 6 zwei Worzstruktive Abwandlungen derselben Ausführungsform der
erfindungsgemaßen Einrichtung in Draufsicht bzw. in der in Fig. 5 mit VI-VI bezeichneten
Schnittansicht, Fig. 7 eine Draufsicht auf eine andere Ausführungsform und die Fig.
8 u. 9 in Draufsicht bzw. in der in Fig. 7 mit VIII-VIII bezeichneten Schnittansicht
eine weitere Ausführung der Erfindung.
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in allen Ausführungsbeispielen ist angenommen, daß die Erzeugung der
Gegenlenksignale auf rein mechanischem Wege erfolgt. Aus diesem Grunde sind die
entsprechenden Einrichtungen bei den beschriebenen Ausbildungen der Erfindung dem
Folgefahrzeug zugeordnet. Dies bedeutet jedoch keine Beschränkung der Erfindung,
da verständlicherweise die Gegenlenksignale auch auf elektrischem Wege erzeugt und
übertragen werden können, wobei größere Freiheit hinsichtlich der Anordnung der
einzelnen Teile der Einrichtung an den beiden gekoppelten Fahrzeugen besteht.
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In Fig. 1 ist der Fall einer Kolonnenfahrt mit zumindest drei Fahrzeugen
1, 2 und 3 angenommen. In den Fig. 2 und 3 sind davon der Einfachheit halber nur
die beiden ersten Fahrzeuge, also das voranfahrende Fahrzeug 1 und das Folgefahrzeug
2, ebenfalls in Draufsicht gezeichnet.
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Im Hinblick auf den gleichen Aufbau aller Kupplungen zwischen voranfahrendem
Fahrzeug und Folgefahrzeug -in Fig. 1 stellt das Fahrzeug 2 bezüglich des Fahrzeugs
3 ebenfalls ein voranfahrendfs Fahrzeug dar- sind in diesen drei Figuren die übereinstimmenden
Bestandttbile der Kupplungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Man erkennt
die am eine horizontale Achse, nicht aber
in Ouerrichtung, schwenkbar
am voranfahrenden Fahrzeug 1 befestigteDeichsel 4 der Kupplung, die mittels des
Kupplungsbolzens 5, der zugleich eine Schwenkachse der Verbindung zwischen den aufeinanderfolgenden
Fahrzeugen bildet, am Folgefahrzeug 2 gelenkig befestigt ist und in die im einzelnen
noch anhand der Fig. 4 und 5 zu erläuternde trichterförmige Aufnahme 6 hineinragt.
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Betrachtet man nun besonders Fig. 1, so ragt von der trichterförmigen
Aufnahme 6, die also in Abhängigkeit von der jeweiligen Schrägstellung der Deichsel
bezüglich der Achse des Folgefahrzeugs 2 um den Kupplungsbolzen 5 verschwenkt wird,
der Hebel 6', der über die Lenkstange 7 mit den beiden lenkbaren Vorderrädern 8
und 9 des Folgefahrzeugs 2 in drehmomentübertragender Verbindung steht.
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Auch in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 finden sich ein derartiger
Hebel 6" sowie eine Lenkstange 7, während in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3
ein Hebelarm zwischen der trichterartigen Aufnahme 6 einerseits und der Lenkstange
7 andererseits nicht erkennbar ist.
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In jedem Fall hat aber das Folgefahrzeug 2 lenkbare Vorderräder 8
und 9, während die Hinterräder 10 und 11 des voranfahrenden Fahrzeugs 1 nicht lenkbar
sind.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist angenommen, daß die Lenkgeometrie
so ausgelegt, d.h. insbesondere die Länge des durch den Hebel 6' gebildeten Hebelarms
für die Bewegung der Lenkstange 7 bezüglich des Kupplungsbolzens 5, so bemessen
ist, daß die Vorderräder 8 und 9 des Folgefahrzeugs 2 auch bei Gierbewegungen dieses
Fahrzeugs denselben Spurwinkel aufweisen wie die nicht lenkbaren Hinterräder 10
und 11 des voranfahrenden Fahrzeugs. Die erfindungsgemäße Einrichtung bewirkt also
auch bei Gierbewegungen des Fahrzeugs 2 Parallelität der Radebenen der eben angeführten
Räder, wobei ein Seitenversatz a der Radebenen auftritt, der letztlich erst zur
Erzeugung von Gegenlenksignalen für die Vorderräder 8 und 9 des Folgefahrzeugs 2
führt.
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Während in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 also, wie dargelegt,
Parallelläuferbetrieb erzielt wird, also die Gegenlenkbewegungen der Vorderräder
8
und 9 relativ begrenzt sind, ist es grundsätzlich auch möglich,
durch noch längere Ausbildung des Hebelarms 6' bein Auftreten von Gierbewegungen
des Fahrzeugs 2 dessen Vorderräder 8 und 9 noch weiter entgegen dem Uhrzeigersinne
zu verschwenken, also sie in überlenkte Radstellungen (bezüglich der Radstellungen
der Hinterräder 10 und 11 des voranfahrenden Fahrzeugs) zu bewegen.
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Im umgekehrten Falle, also bei Verkürzung des Hebelarms des in Fig.
2 mit 6" bezeichneten Hebels, ergeben sich die in Fig. 2 dargestellten Verhältnisse:
Die Gegenlenksignale sind kleiner als in der Auslegung nach Fig. 1, und das Folge
fahrzeug 2 kann schlagwortartig als Eigenspurläufer bezeichnet werden.
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Verzichtet man schließlich auf einen durch den mehrfach beschriebenen
Hebel 6' bzw. 6" gebildeten horizontalen Hebelarm, wie in Fig. 3 angenommen, so
fährt das Folgefahrzeug 2 als Längsläufer, d.h. seine Vorderräder 8 und 9 verlaufen
in Draufsicht parallel zur Längsachse dieses Fahrzeugs. Ein Gegenlenksignal liegt
jetzt nicht mehr vor.
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Betrachtet man nun nochmals Fig. 1, also den Parallelläuferbetrieb,
so wird bei dieser Auslegung der erfindungsgemäßen Einrichtung gleichsam ein Dreiachsfahrzeugeffekt
erzielt, denn jeweils drei aufeinanderfolgende Achsen -Vorderachse und Hinterachse
des voran fahrenden Fahrzeugs 1 sowie Vorderachse des Folgefahrzeugs 2- bilden gleichsam
das Achssystem eines einzigen Fahrzeugs, dessen beide hintere Achsen nicht lenkbar
sind und deshalb einer Gierbewegung innerhalb der beiden gekoppelten Fahrzeuge erheblichen
Widerstand entgegensetzen. Die so entstehenden Dreiachsfahrzeuge sind in Fig. 1
durch oberhalb der Fahrzeuge eingezeichnete Klammern angedeutet.
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Das Ergebnis bedeutet eine Begünstigung der Geradeausfahrt und eine
Erschwerung der Abweichung hiervon infolge der Walkarbeit der Reifen. Diese Stabilisierung
des Geradeauslaufs hat besondere Bedeutung bei mittleren und höheren Fahrgeschwindigkeiten,
wozu wesentlich die wirksame Radstandsvergrößerung, nämlich praktisch über drei
aufeinanderfolgende Achsen, beiträgt.
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Das Fahren enger Kurven, was in der Regel bei niedrigen Geschwindigkeiten
geschieht, wird durch den Schräglaufwinkel der Reifen ermöglicht. Bei dem eingangs
beschriebenen Kolonnen fahren zum Zweck der Luftwiderstandsverringerung und der
Vergrößerung der Kapazität der Straße werden zumindest in überwiegendem Maße gerade
Fahrstrecken oder weitgezogene Kurven bei höheren Geschwindigkeiten durchfahren,
wobei ein Radlenkeinschlag (durch die Fahrer der Fahrzeuge) ohnehin kaum nötig ist.
Beim Fahren mit niedrigen Ceschwindigkeiten ist die Verringerung des Luftwiderstands
durch Kolonnenfahrt so gering, daß entkoppelt gefahren wird, also jeder Fahrer sein
Fahrzeug selber lenkt.
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Dagegen müssen Lastzüge auch durch enge Kurven im Parallelläuferbetrieb
gefahren werden. Dies ist aber möglich, da erfahrungsgemäß den Reifen ein großer
Schräglauf aufgezwungen werden kann, wenn auch unter Inkaufnahme vom großem Reifenverschleiß.
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Betrachtet man nun Fig. 4, so ist das Heck des voranfahrenden Fahrzeugs
mit 1 und die Frontpartie des Folgefahrzeugs mit 2 bezeichnet. Die Kupplung enthält
wiederum die Deichsel 12 sowie den Kupplungsbolzen 13, der die Schwenkachse der
Verbindung zwischen den beiden Fahrzeugen bildet. Die trichterartige Aufnahme 14
für das freie Ende der Deichsel 12 legt sich nach Einfallen des Kupplungsbolzens
13 vorzugsweise federnd gegen das Ende der Deichsel 12, so daß jede horizontale
Schwenkbewegung zwischen den beiden Fahrzeugen eine Schwenkung der Aufnahme 14 mit
dem hier horizontal nach der Seite weisenden Hebel 15 zur Folge hat. In diesem und
in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist angenommen, daß das Folgefahrzeug mit
Achsschenkellenkung ausgerüstet ist.
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Grundsätzlich ist die Erfindung verständlicherweise auch bei Drehschemellenkung
anwendbar.
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Der Hebel 15 weist zur Anlenkung der Lenkstange 16 zwei Ausnehmungen
15' und 15" auf, so daß zwei Hebelarme wirksam gemacht werden können. Durch ausgezogene
Linien ist eine Lage der Lenkstange 16 dargestellt, in der der zugehörige Hebelarm
-also von der durch den Kupplungsbolzen 13 gebildeten Schwenkachse
bis
zur Ausnehmung 15'- so lang st, daß der anhand Fig. 1 erläuterte Parallelläuferbetrieb
vorliegt. Zur Über tragung der Gegenlenksignale ist hier am Rahmen 17 des Folgefahrzeugs
der Zwischerlenker 18 gelagert, der bei 19 mit dem benachbarten lenkbaren Vorderrad
des Folgefalarzetlgs in Verbindung steht.
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Ist dagegen die Lenkstange 16, wie bei 16' angedeutet, bei 15" an
den Hebel 15 angelenkt, so wird der kürzere Hebelarm desselben wirksam gemacht,
d.h. die Gegenlenksignale sind kleiner, und es liegt der anhand Fig. 2 erläuterte
Eigenspurläuferbetrieb vor.
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Selbstverständlich gehen in die Größe der Gegenlenkbewegungen der
Vorderräder auch die Längen der Hebelarrne b und c des Zwischenlenkers 18 ein.
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Auch in den Fig. 5 und 6 finden sich eine Deichsel 20 arn lleck 21
des voranfahrenden Fahrzeugs sowie ein Kupplungsbolzen 22 nebst trichterartiger
Aufnahme 23 am Bug 24 des Folgefahrzeugs. Wiederum trägt die Aufnahme 23 einen Hebel
25, der in Abhängigkeit von den Schwenkstellungen zwischen den beiden Fahrzeugen
über die Lenkstange 26 Cegenlenksignale auf den Zwischenlenker 27 und damit letztlich
auf die lenkbaren Vorderräder des Folgefahrzeugs überträgt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist jedoch der Hebel 25 nicht starr mit der Aufnahme 23 verbunden und weist er nicht
mehrere Anlenkungsmöglichkeiten für die Lenkstange 26 auf, sondern sein wirksamer
Hebelarm kann durch Schwenken des Hebels 25 um die horizontale Schwenkachse 28 verändert
werden, wie in Fig. 6 für Parallelläuferbetrieb (Bezugszeichen 25), Eigenspurläuferbetrieb
25' und abgeschaltete Lage bei 25 " angedeutet. Die Stellung 25 " entspricht also
dem in Fig. 3 wiedergegebenen Längsläuferbetrieb.
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Verständlicherweise ist es möglich, hier auch Zwischenstellungen und
damit "Zwischengrößen" der Gegenlenksignale einzustellen. Die Einstellung erfolgt
zweckmäßigerweise geschwindigkeitsabhängig mittels der hydraulischen oder mechanischen
Vorrichtung 29, die einen Zentrifugalregler enthalten kann. Entsprechende Vorrichtungen
sind dem Fachmann beispielsweise im Rahmen von Anordnungen zur geschwindigkeitsabhängigen
Einstellung des übersetzungsverhältnisses
von K'fLf'ahrzeigienkuti>cr
bekarlnt; 1 L;i ehe beispielsweise die DE-OS 25 07 252, B62D 9/00.
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Diese Neigungsänderung des Hebels 25 und damit die änderung seines
wirksamen Hebelarms kann beispielsweise mittels eines Schalters oder dergleichen
vom Fahrerhaus aus vorgenommen werden, wenn beispielsweise wegen enger Kurvenfahrt
(Rangieren) ein Mitlenken der Vorderräder des Folgefahrzeugs, etwa gemäß Fig. 2,
zwecks Schonung der Reifen günstig ist. Bevorzugen wird man aber die beschriebene
Lösung, bei der die Verstellung des Hebels 25 automatisch in Abhängigkeit von der
Fahrgeschwindigkeit erfolgt, und zwar so, daß bei höherer Geschwindigkeit der Hebel
25 horizontal liegt, also sein längstmöglicher Hebelann wirksam ist, dagegen bei
niedriger Geschwindigkeit (beispielsweise Durchfahren enger Kurven) der Hebel 25
mehr und mehr nach unten verschwenkt wird. Diese Verschwenkung des Hebels 25 kann
auch in mehreren oder einer Stufe in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit vorgenommen
werden.
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Eine andere Anordnung und Ausbildung des mehrfach erwähnten Hebels
zeigt in Draufsicht Fig. 7. Die Deichsel 30 ist schwenkbar um eine horizontale Achse
31 am Heck 32 des voranfahrenden Fahrzeugs gehalten. Durch diese Schwenklagerung
werden Höhenunterschiede zwischen dem Heck 32 des voran fahrenden Fahrzeugs und
dem Bug 33 des Folgefahrzeugs sowie Höhenschwankungen der Fahrbahn ausgeglichen;
außerdem kann die Deichsel um die Achse 31 nach Abkopplung des Folgefahrzeugs in
eine verdeckte Lage geschwenkt werden.
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Wiederum umgreift die Deichsel einen Kupplungsbolzen 34, der zugleich
die Schwenkachse der Verbindung zwischen den beiden Fahrzeugen definiert. Dieser
Kupplungsbolzen 34 kann, wie noch anhand Figur 9 beschrieben wird, durch den Fahrer
des Folgefahrzeugs aus dem Bereich der Deichsel 30 herausgezogen werden, so daß
der Fahrer des Folgefahrzeugs ohne Mitwirkung des Fahrers des voranfahrenden Fahrzeugs
die Kolonnenfahrt beenden kann. Damit auch der Fahrer des voranfahrenden Fahrzeugs
diese Möglichkeit des Lösens der Kupplung zwischen den beiden Fahrzeugen hat, weist
die Deichsel den horizontal schwenkbaren Haken 35 auf, mit dem sie den Kupplungsbolzen
34 hintergreift. Durch die Druckfeder 36 wird der Haken 35 normalerweise in seiner
durch ausgezogene
Linien angedeuteten Betriebslage gehalten; sobald
aber der Fahrer des voranfahrenden Fahrzeugs über einen Seilzug oder dergleichen
einen Lösebefehl gibt, schwenkt der Haken 35 in seine mit 35' bezeichnete Freigabestellung,
so daß die Kupplung gelöst wird.
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Auch hier findet sich eine trichterartige Aufnahme 37 für das freie
Ende der Deichsel 30. Die Aufnahme 37 ist wiederum schwenkbar um die durch den Kupplungsbolzen
34 gebildete Schwenkachse gelagert und weist in diesem Ausführungsbeispiel als dreieckigen
stirnseitigen Fortsatz den Hebel 38 auf, der zur Erzeugung der Gegenlenksignale
dient und dem in Fig. 1 mit 6 oder beispielsweise in Fig. 4 mit 15 bezeichneten
Hebel in seiner Bedeutung entspricht. An ihm greift wiederum in einem vorbestix
ten Abstand von der durch den Kupplungsbolzen 34 gebildeten ScirJenkachse ein Kraftübertragungsglied,
beispielsweise eine Lenkstange 39, an.
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Die Gegenlenksignale entsprechen in ihrer Größe umso genauer dem theoretischen
Sollwert, je exakter die Aufnahme 37 den Schwenkbewegungen der Deichsel 30 um die
durch den Kupplungsbolzen 34 gebildete Schwenkachse folgt. Daher ist es zweckmäßig,
für eine federnde Verbindung zwischen Deichsel 30 und Aufnahme 37 zu sorgen.
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In dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 ist die Aufnahme
40 nicht trichterartig ausgebildet, sondern eher als Anschlag, an den sich die Deichsel
42 zusammen mit dem Haken 43 elastisch anlegt. Der in Fig. 7 mit 38 bezeichnete
Hebel findet sich bei 44 wieder. Die Kraftübertragung zu den Fahrzeugrädern ist
mit 45 bezeichnet.
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Das Lösen der Kupplung erfolgt wiederum, wie bereits anhand Fig. 7
beschrieben, durch Aufbringen einer lösekraft mittels des Seilzugs 46 oder dergleichen
durch den Fahrer des voranfahrenden Fahrzeugs; dann wird der Haken 43 entgegen der
Wirkung der Druckfeder 47 in Fig. 8 entgegen dem Uhrzeigersinn geschwenkt, so daß
er den Kupplungsbolzen 48 freigibt. Zum Lösen der Kupplung durch den Fahrer des
Folge fahrzeugs ist der Kupplungsbolzen 48 um die horizontale Achse 49 mittels eines
Seilzugs 50 oder dergleichen entgegen der Wirkung
der Druckfeder
51 aus dem Bereich der Deichsel 42 hebbar, so daß auch der Fahrer des Folgefahrzeugs
selbständig die Kupplung lösen kann.
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Bei Sattelschleppern mit Aufliegerkupplung ergeben sich entsprechende
Konstruktionen. Durch die beschriebene geschwindigkeitsabhängige Verstellung oder
die Erzeugung von Eigenspurläufereffekten (s. Fig. 2) wird eine bessere Kurvenläufigkeit
erzielt.