DE3143723C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schwerlast-Fahrzeug­ kombination mit einem - vom Fahrer gesteuerten - führenden Fahrzeug und mehreren weiteren Fahrzeugen, die - zumindest teilweise - Räder bzw. Achsen mit gesondertem Antrieb aufweisen.

Ein in der US-PS 36 95 373 beschriebenes entsprechendes Fahrzeug besteht aus mehreren - im Prinzip beliebig vielen - aneinandergekuppelten Einzelfahrzeugen mit jeweils eigenem Antrieb. Dabei werden die Einzelantriebe der Einzelfahrzeuge simultan vom Führerstand des führenden Fahrzeuges aus gesteuert, indem bei allen Getrieben der Einzelantriebe jeweils simultan ein entsprechender Gang­ wechsel stattfindet, wenn das Getriebe des führenden Fahrzeuges geschaltet wird. Mit einer derartigen Anordnung können zwar gegebenenfalls sehr viele Fahrzeuge zu einem Zug zusammengestellt und gesteuert werden, jedoch besteht keine hinreichende Freiheit der Zusammenstellung, wenn außerordentlich große, aus einem Stück bestehende Lasten befördert werden sollen, die gleichzeitig auf mehreren, unter Umständen entfernt voneinander angeordneten Einzel­ fahrzeugen bzw. Fahrzeuggruppen abgestützt werden müssen.

Auch die DE-OS 19 10 809 vermag in dieser Hinsicht keine Anregungen zu geben. In dieser Druckschrift wird ein Schwerlastfahrzeug beschrieben, welches auf sehr vielen Radgruppen läuft, die einzeln lenkbar angeordnet sind. Ein derartiges Fahrzeug, welches bildhaft als "Tausend­ füßler" bezeichnet werden kann, ist zwar für große und schwere Lasten geeignet, jedoch kann die Wirtschaftlich­ keit dann in Frage gestellt sein, wenn Lasten wechselnder Größe und mit unterschiedlichen Gewichten transportiert werden sollen. In einem derartigen Falle muß nämlich das Fahrzeug für die jeweils größte bzw. schwerste Last bemessen sein, so daß die Möglichkeiten des Fahrzeuges bei kleineren oder leichteren Lasten nicht ausgeschöpft werden.

Die CH-PS 6 13 413 betrifft die Steuerung eines Einzelrad­ antriebes an geschleppten Fahrzeugen, insbesondere an Geschützen der Feldartillerie. Durch den Zusatzantrieb an den Geschützen kann die Manövrierfähigkeit eines aus Zugfahrzeug und Geschütz bestehenden Zuges trotz des im Vergleich zum Zugfahrzeug hohen Gewichtes des Geschützes deutlich erhöht werden. Zum Antrieb der Räder des Geschützes dienen Hydromotoren, denen mittels einer von einer Brenn­ kraftmaschine angetriebenen Pumpe Hydraulikmedium zugeführt wird. Dabei wird das Hubvolumen der Pumpe mittels eines Stellorgans so gesteuert, daß der Pumpendruck einem an einem Sollwertgeber auf dem Zugfahrzeug eingestellten Wert entspricht und die Antriebsräder des Geschützes dementsprechend unabhängig vom Fahrzustand mit einem konstanten Drehmoment angetrieben werden. Um eine Über­ lastung des Verbrennungsmotors auszuschließen, ist eine Sicherheitsvorrichtung vorhanden, welche den Pumpendruck bei abfallender Drehzahl des Verbrennungsmotors gegebenen­ falls unter den eingestellten Sollwert absenkt.

Die DE-OS 29 21 756 betrifft Fahrzeuge mit einem Haupt­ antrieb für Hauptantriebsräder sowie einem Hilfsantrieb für Hilfsantriebsräder. Dabei erfolgt die Steuerung der Hilfsantriebe derart, daß die Hilfsantriebsräder mit einer Geschwindigkeit angetrieben werden, welche gegenüber der Drehgeschwindigkeit der Hauptantriebsräder um einen vorbestimmten Prozentsatz abweicht. Zur Ausführung dieser insbesondere für Baumaschinen beim Straßenbau u.dgl. vorge­ sehenen Antriebssteuerung dienen Sensoren, welche einer­ seits die Laufgeschwindigkeit der Hauptantriebsräder unter Bildung eines Sollwertes sowie andererseits die Laufgeschwindigkeit der Hilfsantriebsräder zur Bildung eines Istwertes abtasten.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine der eingangs genannten Art entsprechende Schwerlast- Fahrzeugkombination zu schaffen, deren Fahrzeuge je nach Anforderung in grundsätzlich verschiedener Weise zusammengestellt werden können, ohne dem Fahrzeugführer die an sich schon schwierige Bedienung und Steuerung einer derartigen Fahrzeugkombination bzw. eines derartigen Fahrzeugverbundes noch weiter zu erschweren.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die gesonderte Antriebe aufweisenden Tieflader- bzw. Plattformfahrzeuge mit vielen lenkbaren Achs- bzw. Radgruppen über Traglager­ brücken, welche die zu transportierende Last auf mehrere Fahrzeuge abstützen, und/oder über die zu transportierende Last miteinander gekoppelt sind und daß zur Steuerung der gesonderten Antriebe eine Steuervorrichtung angeordnet ist, welche eingangsseitig mit Sensoren verbunden ist, die auf Belastungen von Kupplungsvorrichtungen bzw. -teilen zwischen den Fahrzeugen bzw. zwischen den Fahrzeugen und der Last reagieren.

Der Erfindung liegt also der allgemeine Gedanke zugrunde, eine selbsttätige Steuerung der Antriebe der Einzelfahrzeuge vorzusehen, wobei die zwischen den einzelnen Fahrzeugen bzw. den einzelnen Fahrzeugen und der Last auftretenden Kupplungs­ kräfte bzw. die nach Fahrsituation wechselnden Belastungen durch die Nutzlast die Steuerung des Fahrzeugverbundes bewirken. Damit wird der gewünschte Gleichlauf der Einzel­ fahrzeuge bzw. deren Zusammenwirken auch bei großen Fahr­ zeugverbänden und dementsprechend unterschiedlichen Belastun­ gen einzelner Fahrzeuge ohne zusätzliche Anforderungen an den Fahrer gewährleistet. Gleichzeitig wird die Möglichkeit geschaffen, eine Schwerlast-Fahrzeugkombination für sehr schwere und sperrige Nutzlasten aus einer großen Zahl einzelner, wesentlich kleinerer Fahrzeuge zusammenzusetzen, die gegebenenfalls auch individuell oder in kleineren Gruppen verwendet werden können. Durch die Möglichkeit der Anpassung des Fahrzeugverbundes an den jeweiligen Bedarf wird eine hohe Wirtschaftlichkeit gewährleistet.

Durch die Erfindung wird also das bisher ungelöste und offensichtlich gar nicht erkannte Problem des Gleichlaufes großer Fahrzeugkombinationen erstmals und in vorteilhafter Weise gelöst.

Als Sensoren zur Abtastung der Belastung an den Kupplungs­ teilen zwischen den Fahrzeugen bzw. der Last und den Fahrzeugen können mechanische, pneumatische, hydraulische, elektrische oder elektronische Wandler oder eine Kombina­ tion derartiger Wandler angeordnet sein, deren Ausgangs­ größen von ihrer mechanischen Beanspruchung abhängig sind. Insbesondere lassen sich als Sensoren sogenannte Dehnungs­ meßstreifen anordnen, wie sie beispielsweise zur Material- und Festigkeitsuntersuchung bekannt sind. Dadurch lassen sich die Druck- oder Zugbelastungen der jeweiligen mit den Wandlern bzw. Dehnungsmeßstreifen verbundenen Teile un­ mittelbar und ohne konstruktive Änderungen registrieren und zur Antriebssteuerung auswerten.

Die die Last tragenden Fahrzeuge können hydraulische oder elektrische Einzelrad- oder Einzelachsantriebe aufweisen, welche mit einem getrennt montierbaren gesonderten Antrieb, wie Diesel-Hydropumpen- bzw. Diesel-Generator-Aggregat, kuppelbar sind. Damit besteht auch bezüglich der Anordnung des Antriebsaggregates eine große Freiheit.

Der gesonderte Antrieb wird zweckmäßigerweise in Abhängigkeit von der momentanen Leistung des Antriebsaggregates der Zugmaschine bzw. des führenden Fahrzeuges gesteuert, wobei die Leistung des gesonderten Antriebes in nicht linearer Weise von der Leistung der Zugmaschine bzw. des führenden Fahrzeuges abhängen kann. So ist es beispielsweise möglich, den gesonderten Antrieb nur dann merklich zum Vortrieb der Fahr­ zeugkombination auszunutzen, wenn der Motor der Zugmaschine bzw. des führenden Fahrzeuges beim Betrieb, etwa im Anfahr­ bereich, einen vorgegebenen Leistungspegel überschreitet. Darüber hinaus steuert die Steuervorrichtung bei Kurven­ fahrten den Antrieb kurvenäußerer und kurveninnerer Achsen bzw. Radgruppen bevorzugt unterschiedlich im Sinne einer Unterstützung der Kurvenfahrt. Den jeweils kurveninneren und kurvenäußeren Achsen bzw. Radgruppen wird dabei eine unterschiedliche Leistung zugeführt, so daß die Lenkbar­ keit unter Umständen erheblich verbessert wird, insbesondere wenn durch Parallelanordnung von Einzelfahrzeugen ein Fahr­ zeugverbund mit erheblicher Gesamtbreite zusammengestellt worden ist.

Um eine vom jeweiligen Kurvenradius abhängige Eingangs­ kenngröße für die Steuerung zu erhalten, können der Winkel­ ausschlag von Kupplungsgliedern oder auch der Lenkaus­ schlag einzelner Räder der Fahrzeugkombination abgetastet werden.

Die Steuervorrichtung kann direkt die Leistung des gesonderten Antriebes steuern, indem beispielsweise die einem Ver­ brennungsmotor zugeführte Kraftstoffmenge verändert wird. Stattdessen kann auch die Energieübertragung zwischen dem Motor des Zusatzantriebes sowie den jeweils angetriebenen Achs- bzw. Radsätzen durch Steuerung des Übersetzungsver­ hältnisses od. dgl. beeinflußt werden. In diesem Falle kann die Leistung des Motors bzw. der Motoren des gesonderten Antriebes indirekt beeinflußt werden, wenn der Motor bzw. die Motoren jeweils einen vorgegebenen Parameter konstant zu halten suchen, beispielsweise die Drehzahl, den Druck der angetriebenen Hydraulikpumpen, die Spannung des angetriebenen Generators od. dgl.

Vorzugsweise beeinflußt die Steuerung die Leistung des gesonderten Antriebes sowie die Energieübertragung gleichzeitig und direkt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung noch genauer erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 eine beispielhafte Seitenansicht eines Fahrzeug­ verbundes,

Fig. 2 eine ausschnittsweise Draufsicht auf einen derartigen Fahrzeugverbund,

Fig. 3 ein Blockschaltbild der Steuerung und

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Abhängigkeit der Leistung des Zusatzantriebes von der jeweiligen Leistung einer Zugmaschine bzw. eines führenden Fahrzeuges.

Fig. 1 zeigt eine Zugmaschine 1 mit einem Ballastgewicht 2 sowie Tiefladerfahrzeuge 3 und 3′, auf denen eine Nutzlast 4 an ihrem vorderen bzw. hinteren Ende abgestützt ist. Das Tiefladerfahrzeug 3 und die Zugmaschine 1 sind mit einer Zuggabel 5 verbunden. Die Tiefladerfahrzeuge 3 und 3′ fahren mit Abstand hintereinander und sind miteinander ledig­ lich über die Nutzlast 4 mechanisch gekoppelt. Der gesamte Fahrzeugzug besitzt eine Vielzahl angetriebener Achsen bzw. Räder 7. Dabei erfolgt der Antrieb der Räder 7 der Zugmaschine 1 durch deren Motor. Für den Antrieb der Räder 7 der Tieflader­ fahrzeuge 3 und 3′ ist ein aus einem Verbrennungsmotor 9, insbesondere Dieselmotor, sowie einer Hydraulikpumpe 10 be­ stehendes Antriebsaggregat vorgesehen, welches über nicht dargestellte Hydraulikleitungen mit an den Radachsen der angetriebenen Räder 7 der Tiefladerfahrzeuge 3 und 3′ angeordneten Hydromotoren verbunden ist. Das Antriebs­ aggregat 9, 10 ist eine vom Tiefladerfahrzeug 3 trennbare Einheit, die gegebenenfalls auch in anderer Weise mit den dargestellten Fahrzeugen bzw. mit anderen Fahrzeugen kombiniert werden kann.

Die Regelung des Antriebsaggregates 9, 10 des Zusatzantriebes erfolgt mittels einer nicht dargestellten automatischen Steuereinrichtung in Abhängigkeit von einem durch eine Gebereinrichtung 6 an der Zuggabel 5 erzeugten Signal. Dazu ist die Gebereinrichtung 6 beispielsweise mit federnden Gliedern der Zuggabel 5 verbunden, so daß eine zur Belastung der Zuggabel 5 proportionale Kenngröße abgreifbar ist.

Beispielsweise kann als derartige Kenngröße der Widerstand eines elektrischen Potentiometers verwendet werden, welches durch ein federndes Glied der Zuggabel belastungsabhängig verstellt wird.

Die Steuereinrichtung kann aus einem Computer bestehen, welcher in Abhängigkeit von der jeweiligen Eingangskenngröße Ausgangs­ signale erzeugt, mit denen Stellorgane gesteuert werden, die wiederum den Verbrennungsmotor 9 steuern.

Bei dem Fahrzeugzug gemäß Fig. 2 sind jeweils zwei Tiefladerfahrzeuge 3 am vorderen und hinteren Ende der Nutzlast 4 parallel miteinander verbunden, wobei die Nutzlast über einen Querträger 15 mit Drehteller gleich­ mäßig auf beide Fahrzeuge 3 übertragen wird.

Das Antriebsaggregat 9, 10 für den Zusatzantrieb der Tiefladerfahrzeuge 3 ist hier auf der Zugmaschine 1 angeordnet, wobei die Energieübertragung an die angetriebenen Räder der Tiefladerfahrzeuge 3 über nicht dargestellte Hydraulikleitungen erfolgt.

Als Gebereinrichtung 6 sind an der mittels einer Jochtraverse an den Tiefladerfahrzeugen 3 angeordneten Zuggabel 5 Dehnungsmeßstreifen angeordnet, die einen von ihrer mechanischen Spannung abhängigen elektrischen Widerstand aufweisen und aufgrund ihrer Anordnung an den Zugstangen der Zuggabel 5 Längenänderungen unterworfen werden, wenn die Zugstangen der Zuggabel 5 je nach Belastung gedehnt bzw. gestaucht werden.

Gegebenenfalls kann noch eine weitere Gebereinrichtung 6′ vorgesehen sein, die ein vom Winkel zwischen der Zuggabel 6 und der Längsachse der Tiefladerfahrzeuge 3 abhängiges Sig­ nal liefert, um gegebenenfalls die kurvenäußeren Räder gegenüber den kurveninneren Rädern der Tiefladerfahrzeuge 3 bei Kurvenfahrten mit unterschiedlicher Geschwindigkeit bzw. Leistung anzutreiben, so daß die Lenkbarkeit des Zuges verbessert wird.

Das Blockschaltbild der Fig. 3 zeigt den Verbrennungsmotor 9 sowie die damit mechanisch gekoppelte, vorzugsweise hydro­ statische Hydropumpe 10, welche zusammen mit dem Motor 9 das Antriebsaggregat einzelner oder mehrerer Fahrzeuge einer Fahrzeugkombination bildet. Die Hydropumpe 10 ist über Hydraulikleitungen mit vorzugsweise hydrostatischen Hydromotoren 11 verbunden, die ihrerseits mechanisch mit angetriebenen Rädern 7 verbunden sind.

Eine elektronische Steuereinrichtung 8 beeinflußt über Steuer­ leitungen 12 und nicht dargestellte Stellorgane die Leistung des Motors 9 sowie über eine Steuerleitung 13 und Stell­ organe die Energieübertragung vom Motor 9 auf die angetriebenen Räder 7, indem unterschiedliche Betriebsstufen der Hydropumpe 10 sowie der Hydromotoren 11 eingeschaltet werden.

Diese Steuerung erfolgt in Abhängigkeit von Eingangssignalen, die von Gebereinrichtungen 6 bzw. 6′ abgegeben werden, die auf unterschiedliche Betriebszustände, beispielsweise die Belastung einer Zuggabel, den Kurvenradius o. dgl., reagieren.

Abweichend von der Darstellung der Fig. 3 kann gegebenenfalls nur die Steuerleitung 12 oder nur die Steuerleitung 13 vorgesehen sein, so daß die Steuervorrichtung jeweils nur die Leistung des Motors 9 oder nur den Betriebszustand der Energieübertragung, d. h. den Zustand der Hydropumpe 10 sowie der Hydromotoren 11 steuert. Bei einer Steuerung der Leistung des Motors 9 kann dann die Steuerung der Pumpe 10 sowie der Hydromotoren 11 indirekt erfolgen, indem deren Fahrtstufen in Abhängigkeit von der Motordrehzahl geschaltet werden. In entsprechender Weise kann bei Steuerung der Pumpe 10 sowie der Hydromotoren 11 durch die Steuereinrichtung 8 die Leistung des Motors 9 indirekt geregelt werden, indem dieser eine konstante Drehzahl, einen vorgegebenen Hydraulik­ druck o. dgl. zu erreichen sucht.

Statt einer hydraulischen Energieübertragung vom Motor auf die angetriebenen Räder 7 kann auch eine elektrische Energie­ übertragung vorgesehen sein, wobei anstelle der Hydropumpe 10 ein Generator und anstelle der Hydromotoren 11 mit dem Generator elektrisch verbundene Elektromotore anzuordnen sind.

Die Fig. 4 zeigt, daß zwischen der Leistung des Antriebes der Zugmaschine 1 sowie der Leistung des Antriebsaggregates für den Zusatzantrieb der Fahrzeuge 3 ein unterschiedliches Verhältnis bestehen kann. Die Geraden I und II zeigen die Möglichkeit, daß die Leistung des Zusatzantriebes in unterschiedlicher Weise linear mit der Leistung des Motors der Zugmaschine ansteigt. Die Kurve III zeigt die Möglichkeit eines nicht linearen Zusammenhanges zwischen der Leistung der Zugmaschine und derjenigen des Zusatzantriebes, wobei die Leistung des Zusatzantriebes im dargestellten Beispiel im Bereich geringer Leistung verhältnismäßig stark ansteigt.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungs­ beispiele beschränkt. So können die in Fig. 1 abgebildeten Tiefladerfahrzeuge 3 und 3′ gegebenenfalls auch ohne Zug­ maschine 1 als Selbstfahrer benutzt werden. In diesem Falle kann die dem Tiefladerfahrzeug 3′ zugeführte Antriebsleistung beispielsweise in Abhängigkeit von Zug- oder Druckkräften gesteuert werden, die am Auflager der Nutzlast 4 in Fahr­ zeuglängsrichtung auf das Tiefladerfahrzeug 3 einwirken.

Eine entsprechende Steuerung der Antriebsleistung des Tief­ laderfahrzeuges 3′ ist selbstverständlich auch dann möglich, wenn eine Zugmaschine in der in Fig. 1 dargestellten Weise verwendet wird.

Claims (9)

1. Schwerlast-Fahrzeugkombination mit einem - vom Fahrer gesteuerten - führenden Fahrzeug und mehreren weiteren Fahrzeugen, die - zumindest teilweise - Räder bzw. Achsen mit gesondertem Antrieb aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die gesonderte Antriebe (9, 10) aufweisenden Tieflader- bzw. Plattform­ fahrzeuge (3, 3′) mit vielen lenkbaren Achs- bzw. Rad­ gruppen (7) über Traglagerbrücken (15), welche die zu transportierende Last (4) auf mehrere Fahrzeuge (3, 3′) abstützen, und/oder über die zu transportierende Last (4) miteinander gekoppelt sind und daß zur Steuerung der gesonderten Antriebe (9, 10) eine Steuervorrichtung (8) angeordnet ist, welche eingangsseitig mit Sensoren ver­ bunden ist, die auf die Belastung von Kupplungsvorrich­ tungen bzw. -teilen (5) zwischen den Fahrzeugen (1, 3) bzw. zwischen den Fahrzeugen (3, 3′) und der Last (4) reagieren.

2. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren (6) zur Abtastung der Belastung an den Kupplungsteilen (5) mechanische, pneumatische, hydraulische, elektrische oder elektronische Wandler oder eine Kombination derartiger Wandler angeordnet sind, deren Ausgangsgrößen von ihrer mechanischen Beanspruchung abhängig sind.

3. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Wandler Dehnungsmeßstreifen angeordnet sind.

4. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (4) tragenden Fahrzeuge (3, 3′) hydraulische oder elektrische Einzelrad- oder Einzelachsantriebe aufweisen, die mit einem getrennt montierbaren gesondertem Antrieb (9, 10), wie Diesel-Hydropumpen- bzw. Diesel-Generator-Aggregat, kuppelbar sind.

5. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich­ tung (8) den gesonderten Antrieb (9, 10) zusätzlich in Abhängig­ keit von der momentanen Leistung des Motors der Zugma­ schine bzw. des führenden Fahrzeuges (1) steuert.

6. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich­ tung (8) bei Kurvenfahrten den Antrieb kurvenäußerer und kurveninnerer Achsen bzw. Radgruppen (7) unterschied­ lich, im Sinne einer Unterstützung der Kurvenfahrt, steuert.

7. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkelausschlag von Kupplungsgliedern (5) zwischen den Fahrzeugen (1, 3) bzw. der Lenkausschlag einzelner Räder abtastbar ist.

8. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich­ tung (8) die Leistung des Motors (9) des gesonderten Antrie­ bes steuert.

9. Schwerlast-Fahrzeugkombination nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrich­ tung (6) die Energieübertragung zwischen dem Motor (9) des gesonderten Antriebes und den zusätzlich angetriebenen Achsen bzw. Rädern (7) steuert.