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Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere einen
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Anhänger oder Auflieger mit einer oder mehreren zwångsgelenkten Achsen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei derartigen Fahrzeugen ergänzt die Zwangs lenkung die von dem Fahrer
unmittelbar gesteuerte Lenkung des Fahrzeuges und wiSt meistens auf eine oder mehrere
Vorder-oder Hinterachsen. Bei derartigen Fahrzeugen dient die Zwangs lenkung je
nach Anordnung der vom Fahrer unmittelbar gelenkten Achsen zur Führung der vorderen
oder der hinteren äußeren Begrenzung des Fahrzeuges auf einem Kreis mit vorgegebenem
Mindestradius, welcher im allgemeinen durch den Verordnungsgeber vorgeschrieben
wird.
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Man kann diesen Anforderungen jedoch umso schwerer entsprechen, je
länger das zwangsgelenkte Fahrzeug ist.
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Insbesondere entstehen Schwierigkeiten bei Sattelzügen für spezielle
Aufgaben, die eine Ausschöpfung der maximal zulässigen Fahrzeuglänge erfordern.
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Bei Sattelzügen und Anhängern ist es bekannt1 die zwangsgelenkten
Achsen über die bei Kurvenfahrt auftretendel erhöhte rollende Reibung zu steuern.
Solche Zwangslenkungen haben zwar den Vorteil, daß sie den Lenkimpuls unmittelbar
von den Adhäsionskräften der Fahrzeugräder auf der Fahrbahn erhalten und daher verhältnismäßig
einfache Bauweisen ermöglichen. Ihr Hauptnachteil besteht jedoch in ihrer Ungenauigkeit.
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Erhebliche Vorteile in dieser Richtung bieten daher Zwangslenkungen,
welche eine Steuerung mit einem Geber aufweisen, welcher von der Fahrzeuglenkung
veranlaßte Abweichungen des Fahrzeuges in Signale für die zwangsgelenkten Achsen
umsetzt.
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Zur Übertragung solcher Signale werden allerdings Ubertragungselemente
benötigt.
Bekannt sind mechanische Obertragungselemente, nämlich Seile oder ein Gestänge.
Nachteile ergeben sich hierbei aus den häufig auftretenden Schwierigkeiten bei der
Verlegung solcher Elemente am bzw. im Fahrzeug.
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In den meisten Fällen erfordert diese nämlich eine Vielzahl von Umlenkstellen,
die ihrerseits unvermeidlich zu Lenkfehlern führen.
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Die Erfindung geht deswegen von einer ebenfalls vorbekannten hydraulischen
Zwangslenkung aus, bei der die Steuerung der zwangsgelenkten Achsen mit doppelt
wirkenden Arbeitszylindern erfolgt. Hierbei sitzt z.B. bei Aufliegen in bzw. an
der Sattelkupplung eine hydraulische Waage, welche entsprechend den von der Fahrzeuglenkung
verursachten Drehbewegungen in der Kupplung ausgelenkt wird und dadurch Druckflüssigkeit
in den zu den Arbeitszylindern führenden hydraulischen Übertragungselementen verdrängt.
Es hat sich jedoch herausgestellt, daß auch solche Zwangslenkungen nicht unbedingt
befriedigend arbeiten.
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Häufig ergeben sich nämlich Druckmittelverluste durch Leckstellen
in dem beschriebenen hydraulischen System, das dann fehlerhaft arbeitet und daher
häufig korrigiert werden muß. Diese Korrekturen sind verhältnismäßig schwierig durchzuführen.
Die weiten Übertragungswege vom Geber zu den Arbeitszylindern führen auch zu nennenswerten
zusätzlichen Gewichtsbelastungen des Fahrzeuges, vor allem aber zu einer erheblichen
Zahl von Verschleißteilen. Im Betrieb ist es darüberhinaus auch schwierig, die Sicherheit
der Zwangslenkung zu gewährleisten, wenn plötzlich der hydraulische Druck abfällt.
Außerdem ist auf schwierigem Gelände, z.B. auf Baustellen die mangelnde Anpassungsfähigkeit
des
Lenksystems hinderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dem als bekannt vorausgesetzten
Fahrzeug die Genauigkeit und die Funktionskontrolle der Zwangslenkung zu verbessern
und dabei für eine Vereinfachung ihres Gesamtaufbaues mit dem Ziel der Verkürzung
der hydraulischen Anlage bei verbesserter Anpassungsw fähigkeit an die jeweiligen
Fahrbahnverhältnisse zu sorgen.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.
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Die erfindungsgemäße Aufteilung der Arbeitszylinder Steuerung in eine
oder mehrere elektrische bzw. elektronische Kreise ermöglicht es, die Übertragungselemente
von dem elektrischen Geberteil bzw. dem ebenfalls elektrischen bzw.
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elektronischen Arbeitskreis zu der hydraulischen Schaltung wesentlich
zu vereinfachen und dadurch die bisherigen Schwierigkeiten und Fehlerquellen zu
beseitigen, die auf der Ausbildung dieser Übertragungselemente beruhen Außerdem
läßt sich die Genauigkeit des Gebers praktisch beliebig steigern, weil dieser nicht
nur die Arbeitszylinder nach steuert, sondern außerdem noch die erreichte Lenkstellung
der zwangsgelenkten Achsen mit dem vorgegebenen Sollwert vergleicht. Dabei läßt
sich dieser Sollwert von Hand verändern, d.h. erforderlichenfalls können Korrekturen
vorgenommen oder die Zwangs lenkung veränderten Fahrbahnverhältnissen angepaßt werden.
Mit dieser Handsteuerung bzw. mit einer gesonderten elektrischen Handsteuerung läßt
sich die durch den Vergleich gegebene Automatik außerdem überlaufen, so daß mit
der Zwangssteuerung das Fahrzeug in schwierigem Gelände, z.B. auf Baustellen bedarfsweise
unabhängig von
der eigentlichen Fahrzeuglenkung zwangsgelenkt werden
kann.
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Die auf diese Weise elektrisch gesteuerte hydraulische Schaltung beschränkt
sich auf kurze Übertragungswege und ist in ihrer Genauigkeit durch die Ein- und
Ausschaltung des hydraulischen Druckerzeugers entsprechend den von dem Geber verursachten
Ausschlägen der Zwangs lenkung in ihrer Genauigkeit vollständig unabhängig von etwaigen
Leckölverlusten, weil diese laufend aus dem dem Druckerzeuger vorgeschalteten Tank
ersetzt werden. Die Zwangslenkung bietet auf diese Weise aber auch die Möglichkeit,
einen Teil der vom Druckerzeuger gelieferten hydraulischen Energie bei jedem Ausschlag
der Zwangs lenkung bedarfsweise zu speichern. Der gespeicherte Energieanteil wird
für die Absicherung der Zwangs lenkung bei Verlust des hydraulischen Druckes abgerufen
und führt zu einer Rückstellung der Arbeitszylinder in deren Neutralstellung, so
daß sich die gelenkten Achsen in Neutralstellung feststellen und das Fahrzeug im
Störungsfall nur noch mit der Handsteuerung gelenkt wird.
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Vorzugsweise und gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung kann man
die hydraulische Schaltung im einzelnen so ausbilden, daß in ihr ein 4/3-Wegeventil
zur Steuerung der Kolbenflächenräume und ein 3/2-Wegeventil zur Steuerung von die
Kolbenringräume der Arbeitszylinder sperrenden Rückschlagventilen miteinander verschaltet
sind, wobei die Rückschlagventile ihrerseits mit einem elektrisch angesteuerten
Sicherheitsventil aufsteuerbar sind, das zusammen mit die autonome Druckquelle gegen
den Druckerzeuger absichernden Rückschlagventilen die Steuerung zur Sperrung der
Antriebszylinder
bildet.
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Die Absicherung der Steuerung gegen Druckverluste kann sich bekannter
hydraulischer Druckspeicher bedienen, welche die autonome Druckquelle bedienen und
als Fehler bzw. Gasdruckspeicher die erforderlichen Energiemengen aufnehmen können.
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Die Erfindung bietet auchdie Möglihkeit, dem Fahrer den jeweiligen
Zustand der Zwangs lenkung anzuzeigen. Das ist besonders im Hinblick auf die automatische
Ausschaltung der Zwangs lenkung bei Defekten der hydraulischen Schaltung erforderlich,
um den Fahrer rechtzeitig darauf aufmerksam zu machen, daß die zwangsgelenkten Achsen
nicht mehr nachgesteuert werden. Das wird bei einer Ausführungsform der Erfindung
durch je einen optischen und/oder akustischen Signalgeber erreicht, der elektrisch
mit dem Sicherheitsventil bzw. einem Verstärker der elektrischen Geberschaltung
verbunden ist; der letztere Signalgeber zeigt dann dem Fahrer die Betriebsbereitschaft
der Zwangslenkung an.
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Die Einzelheiten, weiteren Merkmale und andere Vorteile der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsformen anhand der
Figuren in der Zeichnung; es zeigen Fig. 1 die elektronische Schaltung mit Verstärker
und schematischer Wiedergabe des anschließenden elektrischen Kreises Fig. 2 in vergrößerter
Darstellung den elektrischen Arbeitskreis und
Fig. 3 die hydraulische
Schaltung.
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In den Zeichnungen ist das Fahrzeug mit seinen Einzelheiten nicht
wiedergegeben. Es handelt sich um einen Sattelauflieger mit der üblichen Sattelkupplung,
in die, wie bekannt, bei zwangsgelenkter Hinterachse des Aufliegers ein Geber eingebaut
ist, der in der in Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung von einem Potentiometer 16 gebildet
wird. Ein Vergleicher 11 verbindet das Potentiometer 16, das die Hinterrad-Sollposition
in ein elektronisches Signal umwandelt, mit einem weiteren Potentiometer 17, welches
die Hinterrad-Ist-Position als elektronisches Signal an den Vergleicher 11 weitergibt.
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Mit Hilfe des Schalters dl kann der Vergleicher auf ein Steuergerät
15 geschaltet werden, das die elektronische Schaltung 11 mit einem elektrischen
Arbeitskreis verbindet, der allgemein mit 16'bezeichnet ist Der Schalter kann gleichzeitig
ein mit einem Handhebel zu betätigendes Potentiometer 17' auf das Steuergerät 15
schalten, das den elektrischen Teil einer Handsteuerung bildet, mit der die EIinterrad-Soll-Position
eingestellt werden kann. Auf diese Weise läßt sich die Elektronik einregulieren.
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Die Elektronik kann ferner von Automatik auf Handbetrieb und umgekehrt
eingeschaltet werden. Dazu dient die allgemein mit 13 bezeichnete Schaltung.
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Wie die Fig.2 zeigt, liefert der Verstärker 15 zunächst ein Signal,
das bei Betriebsbereitschaft der Zwangs lenkung gemäß dem Ausführungsbeispiel eine
vorzugsweise grüne Signalleuchte oder -diode )4raufleuchten läßt. Wie dargestellt,
erhält der Verstärker aus der 24-Volt-Batterie die elektrische Energie.
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Gemäß Fig. 3 wird die dort dargestellte und allgemein mit 18 bezeichnete
hydraulische Schaltung aus einem Tank 19 von einer Pumpe 1 beaufschlagt, die von
einem 24-Volts Motor 23 angetrieben ist. Der Verstärker 15 schaltet den Motor 23
über einen Magnetschalter 21 und einen Trennschalter 22 aus bzw. ein, wenn die Zwangssteuerung
betätigt bzw. abgeschaltet werden soll. Die Pumpe beaufschlagt die Druckleitung
eines 4/3-Wegeventils 2. Die beiden Wege sind mit A und B bezeichnet und führen
zu je einem doppelt wirkenden Arbeitszylinder 26, 27 und zwar in deren Kolbenflächenräume
28, 30. Die von den Kolbenringflächen begrenzten Zylinderräume 29 und 31 sind mit
hydraulischen Rückschlagventilen 4 gesperrt, die aber hydraulisch betätigt werden
können. Die hydraulische Betätigung der RUckschlagventile 4 erfolgt über die gestrichelten
Linien der Fig. 3 mit Hilfe eines 3/2-Wegeventiles 3, das mechanisch, d.h. durch
eine Feder 34 auf Druckbeaufschlagung und elektrisch mit Hilfe eines Magnetschalters
36 auf Abfluß in den Tank 35 geschaltet werden kann. Wie sich aus den Fig.,2Kergibt,
wird bei einer Auslenkung des Potentiometers 16 auch das Wegeventil 3 angesteuert,
so daß die Rückschlagventile 4 geöffnet sind und hydraulisches Druckmittel in den
Räumen 29 und 31 der Arbeitszylinder umlaufen kann. Die Lenkkräfte werden von den
Kolbenflächen der Zylinder übertragen.
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Das ermöglichen die elektronischen Schalter 38, 39, welche das 4/3-Wegeventil
2 steuern und ihrerseits vom Verstärker 15 (Fig. 2) angesteuert werden, was von
dem Vergleicher 11 bewirkt wird. Dieser wählt die Stellung A oder B je nach Richtung
des geforderten Aus schlages der Zwangs lenkung bzw. die neutrale Mittelstellung,
falls kein
Zwangslenkungausschlag abgerufen ist.
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Die Beaufschlagung der Ringräume 29 und 31 kann auch aus einem Druckspeicher
6 erfolgen, wenn das Sicherheitsventil 5 auf Durchgang geschaltet ist. Das erfolgt
auf mechanischem Wege durch eine Feder 40, während die Sperrstellung elektrisch
bei 41 hergestellt wird. Der Druckspeicher 6 ist mit zwei Rückschlagventilen 24,
25 abgesichert.
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Im Betrieb des Sattelaufliegers wird der Lenkimpuls von dem beispielsweise
auf der Sattelplatte montierten Sollwertpotentiometer 16 erzeugt, der im elektonischen
Verstärker in ein elektrisches Steuersignal umgewandelt wird. Auf dieses Signal
veranlaßt der Verstärker 15 über den Magnetschalter 21 und den Trennschalter 22
den Start des hydraulischen Druckerzeugers 1 und gleichzeitig am Proportionalventil
2 die Funktion A oder B je nach Auslenkung des Sollwertpotentiometers 16. Außerdem
wird das Ventil 3 angesteuert, wodurch die Rückschlagventile 4 mit Hilfe des über
das Ventil 3 strömenden Druckmittels geöffnet werden.
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Die Lenkkräfte werden von den Kolbenflächen der Zylinder 26, 27 auf
die Gelenkachse übertragen. Die Lenkarbeit wird von den Kolbenflächen der Zylinder
so lange geleistet, bis der Meßimpuls des an der Hinterachse montierten Potentiometers
17 mit dem im Verstärker anstehenden Sollwertimpuls übereinstimmt. Dann werden die
Ventile 2 und 3 umgeschaltet und der Antrieb 23 ist abgeschaltet, so daß die Pumpe
1 kein Druckmittel fördert. Die Ventile 4 sind geschlossen. Damit sind alle Druckräume
der Arbeitszylinder 26 und 27 gesperrt.
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Während des Fahrbetriebes ist das Steuerventil 5 ständig angesteuert.
Sollte im Steuersystem irgend ein Defekt auftreten, fällt der Strom bei 41 ab, wodurch
die Mechanik 40 das Ventil 5 auf Durchgang schaltet. Dann kann hydraulisches Druckmittel
auf den Speicher 6 das Rückschlagventil 25 überwinden, wodurch auch die Rückschlagventile
4 geöffnet werden und Druckmittel in die Ringräume 29, 31 der Arbeitszylinder 26,
27 gelangt. Da durch wird die Druckbeaufschlagung der Arbeitszylinder und die Lenkung
in ihrer Neutralstellung stabilisiert.
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Wie sich aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt, wird über einen Magnetschalter
43 ein Trennschalter 44 betätigt, der in geöffnetem Zustand eine den Defekt anzeigende
Kontrollleuchte zum Erlöschen bringt, was der Fall ist, wenn das Ventil 5 angesteuert
ist. Wird jedoch der Schalter 41 des Ventils 5 stromlos, so schließt die Mechanik
des Schalters 44 den Kontrolleuchtenkreis mit der Leuchte 45, so daß diese aufleuchtet
und dem Fahrer den Ausfall der Zwangs lenkung signalisiert.
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