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Beschreibung
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Zusatzlenkung für Schleppachsen, insbesondere für Vorderachsen von
Anhängerfahrzeugen.
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Die Erfindung betrifft eine elektronisch geregelte Zusatzlenkung für
eine Schleppachse, die in einem Führungspunkt mit dem ziehenden Fahrzeug verbunden
ist und sich um diesen Führungspunkt seiner Bahnkurve entsprechend frei einstellen
kann, insbesondere für Vorderachsen von Anhängerfahrzeugen.
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Die Zusatzlenkung soll die Räder einer Schleppachse oder diese selbst
so lenken, daß die Schleppachse so kurz wie möglich hinter einem ziehenden Fahrzeug
gekuppelt werden kann, ohne daß sich die beiden Fahrzeugteile oder Aufbauten dieser
Fahrzeugteile bei Kurvenfahrt berühren können. Insbesondere tritt diese Forderung
dann auf, wenn der Abstand zwischen Motorwagen- und Anhängeraufbau zur Erzielung
einer größeren Ladelänge innerhalb der gesetzlich zulässigen Gesamtzuglänge verringert
werden soll.
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Es ist bekannt, daß deutsche Anhängerhersteller zur Erfüllung dieser
Erfordernisse bei kurzgekuppelten Anhängern deren Vorderachsen mit mechanischen
Übertragungsmitteln vom-Rahmenende des Zugfahrzeuges aus gelenkt werden.
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Es ist bekannt, daß im Wesentlichen dabei zusätzliche Lenkstangen
oder -Gabeln benutzt werden und/oder die Zuggabel mechanisch durch Anbauteile am
Motorwagen am freien Einschlag um den Kupplungsbolzen der Anhängerkupplung gehindert
wird.
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Dabei ist es aber in jedem Fall notwendig, am ziehenden Fahrzeug zusätzliche
Anlenkpunkte oder Verriegelungen anzubringen.
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Die bekannten Lenksysteme weisen Probleme beim Wechsel von der Vorwärts-
in die Rückwärtsfahrt auf, da die Anhängervorderachsen dann zum unkontrollierten
Übersteuern neigen. Eine Wegfahrt von Rampen oder Bürgersteigen ist ebenfalls problématisch,
da die bekannten Systeme den Anhänger bei Beginn der Kurvenfahrt in die entgegengesetzte
Richtung lenken, die das Zugfahrzeug befährt. Dadurch wird ebenfalls der stabile
Geradeauslauf gestört, da Winkelveränderungen zwischen Zugfahrzeug- und Anhängermittellinie
zu Lenkausschlägen führen, die die Pendelneigung verstärken und nur unvollkommen
durch Einbau von Lenkungsstoßdämpfern kompensiert werden können.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lenkung für eine Anhängervorderachse
zu entwickeln, um den Abstand zwischen Zug fahrzeug und Anhänger verkürzen zu können,
ohne daß sich Teile beider Fahrzeuge bei Kurvenfahrt berühren. Dabei sollte die
Lenkung als Zusatzlenkung wirken, d. h. sie soll nur dann lenken, wenn es tatsächlich
in Abhängigkeit vom befahrenen Kurvenradius notwendig ist, um das bei Anhängern
ohne Lenkung sichere Fahr- und Bremsverhalten nicht zu beeinträchtigen und den Verschleiß
gering zu halten.
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Weiterhin lag die Aufgabe zugrunde, nur einen Kupplungspunkt für die
Zuggabel ohne zusätzliche mechanische Anlenkung oder Arretierung zu benutzen , um
den Anhänger hinter grundsätzlich jedem Motorwagen benutzen zu können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der bei beginnender
Kurvenfahrt sich verändernde Winkel zwischen den Mittellinien des ziehenden Fahrzeuges
und der Zuggabel der gezogenen Schleppachse gemessen wird und ab einer bestimmten
Größe dazu führt, daß die Zusatzlenkung eingeschaltet wird, und solange die Räder
der Schleppachse oder diese selbst gelenkt werden, bis der vorgegebene Winkel zwischen
den Mittellinien beider Fahrzeugteile wieder erreicht ist oder das Fahrzeug anhält.
Fahrtechnisch gesehen kann man dann die Anhängervorderachse als zum Zugfahrzeug
gehörend betrachten, wobei sich das Anhängertragegestell wie ein Sattelanhänger
verhält und nur um den Kugellenkkranz einschwenkt.
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Um die Zusatzlenkung in der Vorderachse eines Anhängers den verschiedenen
Fahrsituationen angepaßt benutzen zu können, erfolgten weitere Ausbildungen der
Erfindung: Nach Anspruch 2 werden bei Erreichen einer vorgegebenen Fahrgeschwindigkeit
die Räder der Schleppachse oder diese selbst in die Geradeausstellung gelenkt, sofern
sie diese nicht schon innehaben, so aß oberhalb dieser Fahrgeschwindigkeit reine
Schlepplenkung vorliegt und die Zusatz lenkung nicht wirksam werden kann und auch
nicht braucht, da bei hohen Geschwindigkeiten auch nur entsprechend große Kurvenradien
befahren werden können.
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Nach Anspruch 3 setzt der Lenkvorgang bei Verwendung in einer Vorderachse
eines Anhängerfahrzeuges nicht dann schon ein, wenn der Winkel zwischen den Mittellinien
des ziehenden Fahrzeuges und der Zuggabel einen bestimmten Wert erreicht hat, sondern
erst dann, wenn auch die Zuggabel, bezogen auf die Anhängerlängsachse, um einen
bestimmten Winkel eingeschlagen ist, um dadurch das Befahren großer Kurvenradien
ohne Einsatz derZusatzlenkung zu ermöglichen (z. B. beim Ausweichen oder Wedeln).
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Nach Anspruch 4 bleibt bei der Rückwärts fahrt der Einschlagwinkel
zwischen Zuggabel und Anhängerlängsachse unberücksichtigt, sondern die Räder der
Schleppachse oder diese selbst werden sofort gelenkt, wenn sich ein bestimmter Einschlagwinkel
zwischen den Mittellinien des schiebenden Fahrzeuges und der Zuggabel ergibt, um
ein ähnlich stabiles Lenkverhalten des Anhängers bei Rückwärtsfahrt zu erreichen,
wie es beim Sattelanhänger der Fall ist.
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Nach Anspruch 5 überprüft sich die Regelelektronik der Zusatzlenkung
während der Fahrt selbst und gibt bei Feststellung eines Fehlers eine Warnmeldung
an den Fahrer ab, bringt die Räder der Schleppachse oder diese selbst in die Geradeaus
stellung und schaltet danach die Zusatzlenkung ab, so daß dann reine Schlepplenkung
vorliegt. Der Anhänger lenkt in dem Fall normal über die Zuggabel und das Drehgestell
mit der Einschränkung, daß dann keine extrem engen Kurven mehr befahren werden dürfen.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß bei der Verwendung in einer Vorderachse eines kurzgekuppelten Anhängers dieser
nur einen einzigen Kupplungspunkt in der serienmäßigen Anhängerkupplung des Zugfahrzeuges
benötigt.
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Weiterhin, daß die Zusatzlenkung nur ab einem bestimmten Einschlagwinkel
zwischen Zuggabel und Anhängermittellinie wirksam ist sowie oberhalb einer bestimmten
Fahrgeschwindigkeit ganz ausgeschaltet ist.
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Die Zusatzlenkung tritt also beim Befahren großer Kurvenradien in
der Stadt (Wedeln, Wegfahrt von Rampen) und beim Befahren von Straßen mit größeren
Geschwindigkeiten überhaupt nicht in Aktion. In diesen Fällen lenkt der Anhänger
wie ein Normalanhänger nur über die Zuggabel und das Drehgestell.
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Das Rückwärtsfahren ist problemlos, da sich der Anhänger fahrtechnisch
wie ein Sattelanhänger verhält, dadurch ist er besser durch den Fahrer zu rangieren
als ein Normalanhänger. Da die Zusatzlenkung praktisch nur beim Befahren enger Kurven
in Funktion tritt, ist mit geringem VerschleiB der Lenkungsteile zu rechnen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es handelt sich um ein Zugfahrzeug (1) mit einem kur2-gekuppelten
Anhänger (2). Die Anhängervorderachse besteht aus einer Lenkachse (3), deren Räder
mittels Hydraulikzylinder (4), die an den Lenkhebeln und dem Achskdrper gelagert
sind, eingeschlagen werden können.
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Die Lenkachse ist über die Federung mit dem Drehgestell (5) verbunden,
welches mit einem Kugellenkkranz drehbar unter dem Anhängerrahmen gelagert ist.
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Das Drehgestell ist über eine handelsübliche Zuggabel (6) mit der
Anhängerkupplung (7) des Zugfahrzeuges verbunden.
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Im Bereich der Anhängerkupplung (7) befinden sich elektronische Näherungsschalter
(8) auf der Zuggabel, die näher an das Fangmaul der Anhängerkupplung kommen, wenn
sich die Kupplungstraverse horizontal dreht (das Zugfahrzeug ändert seine Fahrtrichtung).
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Ist ein bestimmter Abstand unterschritten, wird durch den entsprechenden
Näherungsschalter ausgelöst über eine Regelelektronik die ölpumpe in Gang gesetzt,
ein elektrohydraulisches Schaltventil betätigt und damit die hydraulischen Lenkzylinder
(4) ausgefahren.
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Die Räder schlagen zur Kurvenaußenseite ein, gleichzeitig läuft der
Anhänger nach außen und dreht dabei die Zuggabel im Kupplungsmaul zurück. Dadurch
entfernt sich der Näherungsschalter vom Kupplungsmaul und schaltet über die Regelelektronik
die ölpumpe ab.
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Gleichzeitig wird das elektrohydraulische Schaltventil stromlos und
geht in Null-Lage.
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Durch das Lenken der Räder wird also der vorangegangene Einschlag
der Zuggabel um den Kupplungsbolzen in der Anhängerkupplung aurgehoben. Dadurch
ist erreicht worden, daß die Richtung der Zuggabel immer annähernd mit der Richtung
der Zugfahrzeuglängsachse übereinstimmt und somit praktisch keine Abstandsverringerung
zwischen der Kugellenkkranzmitte und dem Zugfahrzeug bei Kurvenfahrt eintritt.
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Dieses Ergebnis wird genutzt, indem man den Abstand zwischen Zugfahrzeug
und Anhänger geringer halten kann, als dies bei einem sonst baugleichen Anhänger
ohne Vorderachslenkung möglich wäre, da dessen Drehgestell samt Zuggabel und Vorderachse
bei Kurvenfahrt einschwenkt, weil die Achse sich etwa radial zum Kurvenmittelpunkt
einstellt.
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Um bei geringen Lenkausschlägen des Zugfahrzeuges zu verhindern, daß
sofort die Zusatzlenkung anspricht, kann dieses erst dann geschehen, wenn der Kugellenkkranzes
Anhängers 10 Grad eingeschlagen worden ist.
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Diesen Einschlagwinkel registriert ein am Drehkranz angebrachter Näherungsschalter
(9), dessen Information von der Regelelektronik verarbeitet wird.
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Bei Rückwärts fahrt wird die einschränkende Wirkung des Drehwinkels
am Kugellenkkranz aufgehoben, um den Anhänger leicht wie einen Sattelanhänger rangieren
zu können. Die Rückwärtsfahrtinformation wird über den Rückfahrschalter des Zugfahrzeuges
zur Regelelektronik geleitet und dort verarbeitet. Ein Näherungsschalter (10) in
der Achse mißt die Frequenz der ihm gegenüberliegend vorbeistreichenden Zähne eines
auf der Radnabe befestigten Polrades (11). Diese Frequenz ändert sich linear mit
der Fahrgeschwindigkeit und wird der Regelelektronik zugeführt. Liegt eine Fahrgeschwindigkeit
über 0 km/h vor, so wird die Zusatzlenkung in Bereitschaftsstellung geschaltet.
Liegt die Fahrgeschwin digkeit über 40 km/h,schaltet sich die Zusatzlenkung grundsätzlich
aus. Vorher wird aber noch einmal die Geradeausstellung der Räder an den Spurstangennäherungsschaltern
(12) überprüft, und wenn nötig korrigiert.
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Das gleiche geschieht auch, wenn die Näherungsschalter (8) in der
Anhängerkupplung (7) die Nulllage signalisieren und das Drehgestell (5) gerade steht
(innerhalb der 10 Grad Einschlagwinkel links oder rechts). Bei einer Fehlererkennung
durch die andauernde Selbstüberprüfung der Regelelektronik werden die Räder ebenfalls
in Geradeausstellung gebracht, eine Warnmeldung an den Faher gegeben und danach
die Zusatzlenkung ausgeschaltet.
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Das Ausschalten der Zusatzlenkung hat zur Folge, daß der Anhänger
dann über das Drehgestell wie ein Normalanhänger lenkt. Das ist bei höheren Geschwindigkeiten
ohne weiteres möglich, da die dann zu befahrenden Kurvenradien groß sind und der
Anhänger nur wenig zum Zugfahrzeug einknickt, so daß keine Gefahr besteht, daß sich
die Aufbauecken der Fahrzeuge berühren. Wird die Zusatzlenkung als Folge einer Fehlererkennung
ausgeschaltet; so ist der Anhänger immer noch über das Drehgestell lenkbar, der
Fahrer muß es nur vermeiden, auf der Fahrt zur Reparaturwerkstatt extrem enge Kurven
zu befahren.