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Verfahren zum Lenken eines Straßenfahrzeugzugs und lenk-
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barer Straßenfahrzeugzug zur Durchführung des Verfahrens Stand der
Technik Die Erfindung geht aus von einem Straßenfahrzeugzug nach der Gattung des
Anspruchs 6. Durch das "Taschenbuch für den Kraftfahrzeug-Ingenieur, H. Buschmann,
T. Koeßler, Deutsche Verlagsanstalt Stuttgart, 7. Auflage 2963, ist der grundsätzliche
Aufbau von Straßenfahrzeugzügen bekannt.
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Ein solcher Straßenfahrzeugzug besteht beispielsweise aus einem vorderen
Fahrzeug mit lenkbaren Vorderrädern und wenigstens einer Hinterachse und einem hinteren
Fahrzeug, das über eine Kupplung mit dem vorderen Fahrzeug gelenkig verbunden ist
und mindestens eine Achse mit mindestens einem linken und einem rechten Rad hat.
Das hintere Fahrzeug kann beispielsweise über eine Deichsel mit dem vorderen Fahrzeug
gekuppelt sein und dieserart einen Einachsanhänger bilden. Anstelle einer Deichsel
können an dem hinteren Fahrzeug ein Kupplungszapfen und eine Gleitplatte angeordnet
sein, mittels der sich das hintere Fahrzeug auf einen von dem vorderen Fahrzeug
getragenen Sattel abstützt. Das hintere Fahrzeug kann aber auch als sogenannter
Hinterwagen eines Gelenkfahrzeugs wie Gelenkbus ausgebildet sein.
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Das hintere Fahrzeug kann aber auch als mehrachsiger Anhänger ausgebildet
sein, dessen erste Achse über einen
Drehschemel mit dem Anhänger
und über eine am Drehschemel angreifende Deichsel mit dem vorderen Fahrzeug gekuppelt
ist. Die übrigen Achsen des hinteren Fahrzeugs sind dagegen meistens nicht lenkbar
am Fahrzeug angeordnet. Bei Vorwärtsfahrt folgt die erste Achse des hinteren Fahrzeugs
auf einer Schleppkurve, die durch die Bahn der Kupplung bzw. des in den Sattel ragenden
Kupplungszapfens und die Entfernung der ersten Achse von der Kupplung bestimmt wird.
Wenn die erste Anhängerachse unter einem Drehschemel angeordnet ist, so folgen die
anderen Achsen des hinteren Fahrzeugs auf wenigstens einer weiteren Schleppkurve
der Bahn des Drehschemels. Bei langsamer Kreisfahrt mit gleichbleibendem Lenkeinschlag
haben die Krummungsradien aller Schleppkurven einen gemeinsamen Pol.
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Beim Rückwärtsfahren eines solchen Straßenfahrzeugzuges eilen die
Achsen des hinteren Fahrzeugs denen des vorderen voraus, so daß, falls keine Lenkkorrekturen
am vorderen Fahrzeug durchgeführt werden, die Achsen des hinteren Fahrzeugs relativ
zur Bahn des vorderen Fahrzeugs in immer mehr voneinander abweichende Bahnen einlaufen.
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Will der Fahrzeuglenker das hintere Fahrzeug auf einer vorgegebenen
Bahn steuern, so kann er dies nur dadurch erreichen, daß er das vordere Fahrzeug
auf einer mehr oder weniger ausgeprägt schlangenförmigen Bahn bewegt.
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Hierzu ist viel Übung und viel Zeitaufwand erforderlich.
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Gelegentlich muß die Rückwärtsfahrt durch Vorwärtsfahrten zur Erlangung
einer günstigen Anfangsausrichtung des Straßenfahrzeugzuges unterbrochen werden,
was noch mehr Zeit erfordert. Derartige Rangiervorgänge sind nicht nur dadurch nachteilig,
daß sie zeitaufwendig sind, sondern sie sind auch eine Gefahr für die Verkehrssicherheit.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 und der Straßenfahrzeugzug mit den kennzeichnenden Merkmalen
der Ansprüche 6 oder 7 haben den Vorteil, daß das Rückwärtsrangieren erleichtert
ist und dadurch beschleunigt werden kann. Die Beschleunigung verkürzt die Dauer
von Verkehrsstörungen und erhöht dadurch die Verkehrssicherheit. Das Ausrichten
der wenigstens einen Achse des hinteren Fahrzeugs, die beispielsweise eine sogenannte
Deichselachse oder Drehschemelachse oder Sattelaufliegerachseist, hin zur gewollten
Rückwärtsbahn erfolgt durch Erzeugung eines Schwenkmoments, das weitgehend unabhängig
von der momentanen Stellung des vorderen und des hinteren Fahrzeugs zueinander ist.
In gleicher Weise wird, wenn das hintere Fahrzeug zusätzlich zur genannten Achse
auch noch eine Hinterachse besitzt, diese ebenfalls durch Schwenken relativ zum
vorderen Fahrzeug auf eine gewollte Rückwärtsbahn ausgerichtet. Diese Bahnen entsprechen
im wesentlichen solchen Bahnen, die bei vorwärtsfahrendem Strassenfahrzeugzug bei
gleichem Lenkeinschlag der Vorderräder als sogenannte Schleppkurven entstehen.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Verfahrens und
der Straßenfahrzeugzüge nach den Ansprüchen 6 oder 7 möglich. Die Weiterbildung
des Verfahrens mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 hat den Vorteil,
daß ohnehin vorhandene Radbremsen zusätzlich zum Erzeugen des zum Schwenken notwendigen
Schwenkmoments an der wenigstens einen Achse des hinteren Fahrzeugs verwendet werden.
Je nachdem, ob die linke oder rechte Radbremse betätigt wird, schwenkt
die
Achse im einen oder anderen Drehsinn in eine ge- - -wünschte Richtung auf eine gewollte
Rückwärtsbahn. Die Ausgestaltungen mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche
3 und 8 haben den Vorteil, daß das Schwenken der Achsen des hinteren Fahrzeugs weitgehend
unabhängig von gegebenenfalls niedrigen Reibwerten zwischen dessen Rädern und einer
unter diesen befindlichen Fahrbahn durchführbar ist. Die Weiterbildungen mit den
kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 4, 9 und 10 haben den Vorteil, daß ein Fahrer
des Straßenfahrzeugzugs mit ein und demselbenn Bedienungsmittel, nämlich einem ohnehin
vorhandenen Lenkrad, bei Rückwärtsfahrt unmittelbar bestimmt, wie die Rückwärtsbahn
des hinteren Fahrzeugs verlaufen soll. Dabei folgt das vordere Fahrzeug ohne zusätzliche
Lenkarbeit.dem hinteren Fahrzeug.
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Die Weiterbildungen mit den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche
5, 13 und 14 haben den Vorteil, daß die jeweils hinteren Fahrzeuge, die beispielsweise
als Anhänger ausgebildet sind, in Rückwärtskurvenbahnen lenkbar sind, die enger
sind als die engstmögliche Schleppkurve bei fortgesetzter Vorwärtskreisfahrt. Dieser
Vorteil ist nutzbar, wenn der Anhänger beispielsweise allein in einer kurzen Parklücke
abzustellen ist.
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Die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 11 und 12 geben praktische
Ausführungsbeispiele an mit den Yorteilen, daß die Lenkwinkelsensoren unabhängig
von Fahrwerksabmessungen des Straßenfahrzeugzugs gleich ausgebildet und ohne Zwischenschaltung
von unterschiedlich übersetzenden Getrieben angeordnet werden können, und daß die
Gewinnung von fahrzeugspezifischen Sollwerten und auf diese abgestimmte Istwertanzeigen
durch Programmierung erfolgt. Dies hat den zusätzlichen Vorteil, daß eine Anpassung
auf unterschiedlich
ausgebildete Hinterfahrzeuge, die abwechselnd
benützt werden, in bequemer Weise möglich ist. Diese Einrichtungen können jedoch
auch manuell verstellt oder umprogrammiert oder ausgetauscht werden gegen eine anders
programmierte Einrichtung, wenn diese Einrichtung in an sich bekannter Weise als
Steckmodul ausgebildet wird zur Anpassung an unterschiedliche Abmessungen aufweisende
Fahrzeuge. Die Maßnahmen gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 17 haben
den Vorteil, daß keine Justierarbeiten nötig sind und demzufolge bei Wartungsarbeiten
keine Justierfehler gemacht werden können.
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Die Ausgestaltung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
18 hat den Vorteil, daß ein Programmieren oder Umprogrammieren selbständig und ohne
vorherige Rechenarbeit unter Verwendung von Fahrzeugabmessungen erfolgt.
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Die Verbesserung gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs
19 hat den Vorteil, daß dem Fahrer das Erreichen der Wirksamkeitsgrenze des Lenkreglers
angezeigt wird, so daß der Fahrer unerwartete Manöver des hinteren Fahrzeugs vermeiden
kann. Ausführungsbeispiele mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 20 sind
preislich vorteilhaft, wenn die Radbremsen als Blockierschutzbremsen ausgebildet
und deshalb ohnehin mit Raddrehwinkelsensoren ausgestattet sind.
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Zeichnung Das erfindungsgemäße Verfahren und der zur Durchführung
dieses Verfahrens geeignete erfindungsgemäße Straßenfahrzeugzug sind anhand einer
Zeichnung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 den erfindungsgemäßen
Strassenfahrzeugzug und Figur 2 einen grundsätzlichen Aufbau
für
einen Lenkregler, der Bestandteil des Straßenfahrzeugzugs gemäß Figur 1 ist.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels Der Straßenfahrzeugzug 2 gemäß
der Figur 1 besteht beispielsweise aus einem vorderen Fahrzeug 3 und einem ankuppelbaren
hinteren Fahrzeug 4.
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Das vordere Fahrzeug 3 ist beispielsweise als ein Zugfahrzeug mit
einer nicht dargestellten Verbrennungskraftmaschine ausgebildet und hat eine Vorderachse
5, schwenkbare Achsschenkel 6, 7, Vorderräder 8, 9, eine Hinterachse 10, Hinterräder
11, 12, eine Kupplung 13, einen bei Rückwärtsfahrten wirksamen Lenkregler 14 und
einen Lenkwinkelsensor 15. Mittels eines nicht dargestellten Lenkrades können über
ein nicht dargestelltes Lenkgetriebe, eine Spurstange 16 und Spurhebel 17, 18, die
mit den Achsschenkeln 6 bzw.
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7 verbunden sind, die Vorderräder 8, 9 geschwenkt werden, so daß diese
situationsangepaßt relativ zur Längsachse des vorderen Fahrzeugs 3 Lenkeinschlagwinkel
AI und AII einnehmen. Der Lenkwinkelsensor 15 ist z.B. über einen Hebel 19 mit der
Spurstange 16 gekoppelt. Infolge der Koppelung zeigt der Lenkwinkelsensor 15 einen
Lenkeinschlagwinkel A an, der im wesentlichen ein Mittelwert ist zwischen den Werten
AI und AII. Der Lenkwinkelsensor 15 kann, wie dies in der Figur 2 schematisch dargestellt
ist, ein Potentiometer 20 mit Anschlußfahnen 21, 22, 23 und einem beweglichen Schleifkontakt
24 sein. Der Schleifkontakt 24 ist mit dem Hebel 19 verbunden. Demzufolge führt
der Schleifkontakt 24 und seine Anschlußfahne 22 eine Spannung, die je nach Lenkwinkeleinschlag
A zwischen Spannungen, die an die Anschlußfahnen 21 und 23 angelegt sind, liegt.
Anstelle des ohmschen Potentiometers 20 könnte beispielsweise
auch
ein Differentialtransformator oder ein Differentialkondensator oder beliebige Geber,
die ein der Auslenkung eindeutig zugeordnetes Signal abgeben, angeordnet werden.
Die Winkelerfassung kann jedoch auch durch Auswertung der Stellung des Lenkrades,
eines Signalringes oder indirekt durch Auswertung der Differenzdrehzahlen der Räder
einer Achse erfolgen. Differenzdrehzahllen sind beispielsweise mit Raddrehungssensoren,
die bei Blockierschutzbremsanlagen üblich sind, meßbar.
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Die Hinterachse 10 hat von der Vorderachse 5 den Abstand LV. Die Kupplung
13 hat von der Hinterachse 10 den Abstand LK. Abhängig von dem Lenkeinschlagwinkel
A bewegt sich bei Vorwarts- oder Rückwärtsfahrt des vorderen Fahrzeugs 3 der Mittelpunkt
25 der Hinterachse um einen Pol P, der sich bei langsamer Fahrt im wesentlichen
in der Verlängerung der Hinterachse 10 in einer Entfernung RI befindet. Die Größe
von RI entspricht dem Wert LV : Tangens A. Die Kupplung 13 bewegt sich ebenfalls
um den Pol P und hat von diesem einen Abstand
Weil LK2 wesentlich kleiner ist als R , gilt mit gilt mit guter Annäherung, daß
RK so groß ist wie RI. Polstrahlen, die von dem Pol P ausgehen und den Mittelpunkt
25 der Hinterachse 10 und die Kupplung 13 treffen, schließen zwischen sich einen
Winkel WK ein. Dessen Sinus hat eine Größe von LK : RK.
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Das hintere Fahrzeug 4 hat einen Drehschemel 26, eine vordere Achse
27, vordere Räder 28, 29, vordere Radbremsen 30, 31 und vordere Radbremszylinder
32, 33, eine Deichsel 34, einen zugeordneten Lenkwinkelsensor 35, eine hintere Achse
36, hintere Räder 37, 38, hintere Radbremsen 39, 40, hintere Radbremszylinder 41,
42 und einen zusätzlichen
Lenkwinkelsensor 43. Die vordere Achse
27 ist mittels des Drehschemels 26 relativ zu dem hinteren Fahrzeug 4 um eine senkrechte
Achse 44 schwenkbar gelagert. Die hintere Achse 36 hat eine Mitte 45. Die Deichsel
34 ist mit der vorderen Achse 27 so gekuppelt, daß über sie die vordere Achse 27
lenkbar und relativ zum hinteren Fahrzeug 4 schwenkbar ist. Die Deichsel 34 hat
an ihrem freien Ende eine nicht dargestellte Kupplungsöse, über die sie mit der
Kupplung 13 verbindbar ist. Der Lenkwinkelsensor 35 ist zu der Kupplung 13 fluchtend
angeordnet. Aus Zweckmäßigkeitsgründen ist der Lenkwinkelsensor 35 beispielsweise
am vorderen Fahrzeug 3 befestigt und sein Schleifkontakt 24 ist mit der Deichsel
34 gekoppelt. Der Lenkwinkelsensor 35 dient dazu, einen Winkel B, den die Verlängerungen
der hinteren Achse 10 des vorderen Fahrzeugs 3 und der vorderen Achse 27 des hinteren
Fahrzeugs 4 einschließen, zu messen. Bei gleichmäßiger Kurvenfahrt schneiden sich
die Verlängerungen dieser zuletzt genannten Achsen im wesentlichen im Pol P. Die
vordere Achse 27 des hinteren Fahrzeugs 4 hat von der Kupplung 13 eine Entfernung
LHV. Die senkrechte Achse 44 hat von dem Pol P einen Abstand RII in der Größe von
Strahlen, die vom Pol P ausgehen zu der Kupplung 13 und zu der senkrechten Achse
44, schließen zwischen sich einen Winkel WD ein. Dessen Sinus beträgt LHV : RK.
Diese beschriebenen Beziehungen gelten, wenn das vordere Fahrzeug 3 mit konstantem
Lenkeinschlagwinkel A vorwärts fährt und über die Kupplung 13 und die Deichsel 34
die vordere Achse 27 des hinteren Fahrzeugs 4 zieht. Dabei ist die Größe des Winkels
B = WD + WK.
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Dieser Winkel B ist in einfacher Weise über die Ausichtung der Deichsel
34 relativ zum vorderen Fahrzeug 3 mittels des Lenkwinkelsensors 35 meßbar.
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Die Größe des Winkels WD kann auch über eine Auswertung der Drehzahlen
der Räder 28 und 29 erfolgen. Bewegt sich das Fahrzeug 4 wie im Beispiel zuvor beschrieben
auf einem Kreis mit dem Pol P, dem eindeutig ein Lenkwinkel WD, wie er z.B. mit
Hilfe des Lenkwinkelsensors 35 gemessen werden kann, entspricht, so hat, weil tan
WD = LHV : RII ist, der Abstand des Pols P von der senkrechten Achse 44 die Größe
RII = LHV . cot WD. Wird der Abstand des Rades 28 vom Rad 29 mit d bezeichnet, dann
bewegen sich beide Räder 28, 29 auf konzentrischen Kreisen mit den Radien RII 0,5
d bzw. RII + 0,5d. Sie vollziehen bei einer Fahrstrecke S nl bzw. n2 Umdrehungen.
Dabei ergibt sich die Fahrstrecke S = (n1 + n2) .t . r, wobei der mittlere Abrollradius
der Räder ist.
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Aus nl . r . 2i = (2 . RII + d) . und n2 . r . 2% (2 . RII - d) .
ergibt sich RII=0,5 d . (nl + n2) (nl- n2), und deshalb ist tg WD = LHV . 2 (nl-n2)
((n1 + n2) . d).
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Weil bei kleinen Winkeln deren Tangens etwa so groß wie deren Sinus
ist, kann der Wert tg WD = LHV . 2 . (ni - n2) (( n1 + n2) : d) direkt dem Vergleicher
59 zugeführt werden. Sollen auch extrem kleine Kurvenradien gefahren werden, ist
eine Umkodierung z.B. mit Hilfe von Digitalspeichern 54 bzw. 55 oder eines Mikrorechners,
der die -Funktion der Vergleicher 59, 60 übernimmt, notwendig.
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Während der stationären Vorwärtsfahrt mit dem Lenkeinschlagwinkel
A folgt die hintere Achse 36 des hinteren Fahrzeugs 4 wiederum auf einer Schleppkurve
der senkrechten Achse 44. Dabei trifft eine Verlängerung der Hinterachse 36 ebenfalls
den Pol P oder verfehlt diesen nur in einem unwesentlichen Abstand. Die hintere
Achse 36 hat
von der vorderen Achse 27 die Entfernung LHH. Infolgedessen
hat die Mitte 45 der Achse 36 von dem Pol P einen Abstand GRILL in der Größe
Pol strahlen, die vom Pol P ausgehen und die senkrechte Achse 44 und die Mitte 45
treffen, schließen deshalb zwischen sich einen Winkel C ein. Dieser Winkel C ist
ebenfalls wieder leicht meßbar, wenn der Lenkwinkelsensor 43 in die senkrechte Achse
44 gelegt wird. Der Winkel C liegt auch zwischen der Längsachse der Deichsel 34
und der Längsachse des hinteren Fahrzeugs 4. Der Sinus des Winkels C hat die Größe
RII : LHH. Ebenso wie bei der Bestimmung des Winkels B kann auch hier die Bestimmung
durch Auswertung der Drehzahlen der Räder 37 und 38 erfolgen.
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Aus den voranstehenden Erläuterungen geht hervor, daß zwischen den
Winkeln A, B und C ein gesetzmäßiger Zusammenhang besteht, der über die Fahrzeugabmessungen
LV, LK, LHV und LHH vorgegeben ist. Es können deshalb zu jedem Winkel A die zugehörigen
Winkel B und C beliebig genau oder auch mit genügender Annäherung berechnet werden,
sobald der Winkel A durch Lenkradeinschlag verändert wird. Die einfachste näherungsweise
Berechnung von B und C kann in der Weise vorgenommen werden, daß man die Winkelgrößen
B und C durch Multiplikation des Winkels A mit jeweils einem ausgewählten Proportionalitätsfaktor
ermittelt. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, für Bereiche von Winkeln A die
abhängigen Winkel B und C beispielsweise mit unterschiedlichen Proportionalitätsfaktoren
zu berechnen und in Tabellenform abufbereit zu halten. Die Größen der Bereiche werden
so gewählt, daß Bahnkurven mit genügender Genauigkeit eingehalten werden können.
Beispielsweise kann innerhalb der Bereiche interpoliert werden.
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Das in der Figur 2 dargestellte Ausführungsbeispiel des Lenkreglers
14 ist auf die Bauart des hinteren Fahrzeugs
mit einer schwenkbaren
vorderen Achse 27 und einer relativ zum hinteren Fahrzeug 4 nicht verschwenkbaren
hinteren Achse 36 angepaßt. Infolgedessen hat der Regler 14 für jeden der Lenkwinkelsensoren
15, 35 und 43 einen Eingangskanal 50, 51 und 52. In dem Lenkregler 14 wird Gebrauch
gemacht von der beschriebenen Möglichkeit, mittels einer in einem Speicher abgelegten
Liste unterschiedlichen Lenkwinkeln A zugeordnete Lenkwinkel B und C abrufbereit
zu halten. Hierfür sind an die Eingangskanäle 50 bis 52 digitale Speicher 53 bzw.
54, 55 angeschlossen. Ausgangskanäle 56, 57, 57' und 58 führen zu Vergleichern 59,
60. In Anpassung an die digitalen Speicher 53 bis 55 sind diese Vergleicher als
digital arbeitende Rechner oder Addierer ausgebildet. Dabei führen die Ausgangskanäle
56 und 57 zu dem Vergleicher 59.
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Der Ausgangskanal 57', der von dem Ausgangskanal 57 abzweigt, und
der Ausgangskanal 58 führen zu dem Vergleicher 60. Die Vergleicher 59 und 60 besitzen
Ausgangskanäle 61 und 62, die auch Vorzeichen von Rechenergebnissen weiterleiten.
An jeden dieser Ausgangskanäle 6u bzw.
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62 ist ein Schwellwertschalter 63 bzw. 64 angeschlossen.
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Die Schwellwertschalter 63, 64 sind beispielsweise einstellbar. An
jeden der Schwellwertschalter 63, 64 ist jeweils ein erstes UND-Gatter 65 bzw. 66
und parallel dazu ein zweites UND-Gatter 67 bzw. 68 angeschlossen.
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Den UND-Gattern folgen jeweils Ausgangsverstärker 69, 70, 71, 72.
An diese Ausgangsverstärker 69 bis 72 sind Elektromagnete 73 bis 76 angeschlossen.
Diese bilden Bestandteile von Bremsventilen 77 bis 80. Die Bremsventile 77 und 79
sind den Radbremszylindern 32, 33 und die Bremsventile 78 und 80 den Radbremszylindern
4 und 42 zugeordnet.
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Ein zweiter Eingang des UND-Gatters 65 ist mit dem Ausgangskanal 61
so verbunden, daß von diesem weitergeleitete Vorzeichen auch an das UND-Gatter 65
gelangen. Zur Umkehrung dieser Vorzeichen ist an den Ausgangskanal 61 ein Invertierer
81 angeschlossen. Er ist mit einem zweiten Eingang des UND-Gatters 67 verbunden.
In analoger Weise ist ein zweiter Eingang des UND-Gatters 66 direkt mit dem Ausgangskanal
62 verbunden. Ein zweiter Eingang des UND-Gatters 68 ist ebenfalls wieder über einen
Invertierer 82 an den Ausgangskanal 62 angeschlossen. Innerhalb des Lenkreglers
14 ist ein Steuer- und Versorgungsgerät 83 angeordnet. Eine Ausgangsleitung 84 dieses
Steuer- und Versorgungsgeräts 83 führt zu dritten Eingängen der UND-Gatter 65, 66,
67 und 68. Diese Leitung 84 ist aktiv, wenn ein an das Steuer- und Versorgungsgerät
83 angeschlossener Schalter 85 geschlossen wird. Der Schalter 85 ist an einem nicht
dargestellten Schalt getriebe mit Rückwärtsgang des vorderen Fahrzeugs 3 angeordnet
und wird beim Einlegen des Rückwärtsgangs geschlossen.
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An die Eingangskanäle 50, 51, 52 sind zusätzlich Grenzwertschalter
86 bzw. 87, 88 angeschlossen. Diese Grenzwertschalter haben invertierende Ausgänge
89, 9O und 91.
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Diese invertierenden Ausgänge 89, 90 und 91 sind mit Eingängen eines
UND-Gatters 92 verbunden, das eine Auswertelogik bildet. Das UND-Gatter 92 wiederum
ist mit vierten Eingängen der UND-Gatter 65 bis 68 verbunden. Die Grenzwertschalter
86' bis 88 und das UND-Gatter 92 bilden zusammen eine Unterdrückungsschaltung für
Regelsignale aus den Schwellwertschaltern 63, 64. Sie bilden aber auch gleichzeitig
eine Ansteuerschaltung für eine Warneinrichtung 93, die beispielsweise einen invertierenden
Treiber 94, eine Warnlampe 95 und einen Summer 96 umfaßt.
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Der Lenkregler 14 arbeitet wie folgt. Beim Einlegen eines Rückwärtsgangs
wird der Schalter 85 geschlossen, wodurch das Steuer- und Versorgungsgerät 83 den
Lenkregler 14, die Analog-Digital-Umsetzer 47 bis 49 und Lenkwinkelsensoren 15,
35 und 43 mit Spannungen versorgt. Gleichzeitig legt das Steuer- und Versorgungsgerät
83 über die Leitung 84 Spannung an die vierten Eingänge der UND-Gatter 65 bis 68.
Je nach den Größen, die die Einschlagwinkel AI und AII annehmen, wird der Schleifkontakt
24 mittels des Hebels 19 relativ zu dem Potentiometer 20 in eine zugeordnete Stellung,
die mit A bezeichnet ist, gebracht. Der Schleifkontakt 24 greift an dem Potentiometer
eine der Schleifkontaktstellung zugeordnete Spannung ab, die in dem Analog-Digital-Umsetzer
47 in eine Digitalanzeige, beispielsweise eine Dualzahl, umgewandelt wird. Diese
gelangt über den Eingangskanal in den Speicher 53. Aufgrund der eingegebenen Zahl
erscheint am Ausgangskanal 56 ein Zahlenwert samt Vorzeichen, beispielsweise in
der Größe 1 : RI = 1 : (LV : tan A). Der zufällige Lenkwinkel B wird entsprechend
in dem Analog-Digital-Umsetzer 48 umgesetzt und als Digitalzahl über den Eingangskanal
51 dem Digitalspeicher 54 zugeführt.
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Daraufhin gibt der Speicher 54 einen Wert aus in der Größe von 1 :
(LHV : sin B). Dieser Wert gelangt als Istwert in den Vergleicher 59. Der Vergleicher
59 berechnet den Unterschied dieses Wertes zu demjenigen Wert, der ihm über den
Ausgangskanal 56 als Sollwert zugeführt wird. Die durch Vergleich ermittelte Differenz
gelangt in den Ausgangskanal 61 und in den Schwellwertschalter 63. Je nach dem,
wie der Schwellwertschalter 63 justiert ist, gelangt die Differenz, die eine Sollwertabweichung
darstellt, an die ersten Eingänge der UND-Gatter 65 und 67. Je nach Vorzeichen der
Sollwertabweichung, in dem Ausgangskanal 61 wird entweder das UND-Gatter 65 oder
das
UND-Gatter 67 an seinem zweiten Eingang mit einem UND-Signal versorgt. Solange die
Winkel A und B innerhalb zulässiger Grenzen liegen, sprechen die Schwellwert schalter
86 und 87 nicht an, so daß aus deren invertierenden Ausgängen 89 und 90 Freigabesignale
auf das UND-Gatter 92 erfolgen.
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0 Bei Winkeln B, die kleiner als 30 sind, stimmt der Tangens eines
Winkels im wesentlichen mit dessen Sinus überein. Infolgedessen wird im vorliegenden
Beispiel der Wert 1 : (LHV : sin B) über den Ausgangskanal 57 und über den abzweigenden
Ausgangskanal 57' dem Vergleicher 60 zugeführt. Der Lenkwinkelsensor 43 zeigt den
Winkel C an, um den die hintere Achse 36 relativ zu der Deichsel 34 ausgelenkt ist.
Der Winkelwert C wird in dem Analog-Digital-Umsetzer 49 in einen digitalen Zahlenwert
umgesetzt und dem Digitalspeicher 55 zugeführt. Diesem Digitalzahlenwert zugeordnet
gibt der Digital speicher 55 in den Ausgangskanal 58 einen digitalen Wert mit der
Größe 1 (LHH : sin C), der schließlich ebenfalls in den Vergleicher 60 gelangt.
In gleicher Weise wie der Vergleicher 59 errechnet der Vergleicher 60 eine Sollwertabweichung
und leitet diese über den Ausgangskanal 62 und über den Schwellwertschalter 64 dem
Betrag entsprechend an die ersten Eingänge der UND-Gatter 66 und 68. Vom Ausgangskanal
62 wird das Vorzeichen der Sollwertabweichung enerseits direkt dem zweiten Eingang
des UND-Gatters 66 und über den Invertierer 82 dem zweiten Eingang des UND-Gatters
68 zugeleitet. Der in den Eingangskanal 52 gegebene digitale Zahlenwert gelangt
auch in den Grenzwertschalter 88. Ist der Zahlenwert kleiner als dessen Ansprechschwelle,
so gibt der invertierende Ausgang 91 ein drittes Eingangssignal an das UND-Gatter
92, so daß schließlich alle seine Eingänge mit UND-Signalen versorgt
sind.
Infolgedessen schaltet das UND-Gatter 92 und gibt seinerseits ein Freigabesignal
ab, das an den dritten Eingängen der UND-Gatter 65, 66, 67, 68 und an den invertierenden
Treiber 94 gelangt. Die UND-Gatter 65 bis 68 werden zur Erfüllung ihrer Aufgabe
über ihre vierten Eingänge nur dann vollends durchgeschaltet, wenn der Straßenfahrzeugzug
2 rückwärts fährt oder zur Rückwärtsfahrt durch Einlegen des Rückwärtsgangs vorbereitet
ist.
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Das Einlegen des Rückwärtsgangs schließt, wie dies bereits angedeutet
ist, den Schalter 85, so da, wie bereits angedeutet, das Steuer- und Versorgungsgerät
83 über die Leitung 84 die UND-Gatter 65 bis 68 in Durchschaltebereitschaft versetzt.
Je nach den Vorzeichen der Sollwertabweichungen in den Ausgangskanälen 61 und 62
wird entweder das UND-Gatter 65 oder 67 bzw. 66 oder 68 durchgeschaltet. Über den
jeweils nachgeschalteten Ausgangsverstärker 69 oder 71 bzw. 70 oder 72 wird dann
der Elektromagnet 73 oder 75 bzw. 74 oder 76 erregt.
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Dementsprechend wird das jeweils zugeordnete Magnetventil 77 oder
79 bzw. 78 oder 80 in Bremsstellung geschaltet, so daß über den jeweils zugeordneten
Radbremszylinder 32 oder 33, 41 oder 42 wenigstens eine der Radbremsen 30, 31, 39,
40 betätigt wird. In dem in der Figur 1 dargestellten Beispiel hat eine Betätigung
der Radbremsen 30 und 39 zur Folge, daß bei Rückwärtsfahrt die Winkel B und C größer
werden. Dies deshalb, weil die gebremsten Räder 28 und 37 sich näher bei dem Pol
P als die nicht gebremsten Räder 29 und 38 befinden. Würden dagegen im dargestellten
Beispiel die Räder 29 und 38 gebremst, so hat dies bei Rückwärtsfahrt Verkleinerungen
der Winkel B und C zur Folge. Die Potentiometer 20 innerhalb der gleichartig wie
der Lenkwinkelsensor 15 aufgebauten Lenkwinkelr sensoren 35 und 43 werden so gepolt,
daß bei aktiviertem Lenkregler 14 und bei Rückwärtsfahrt die von den afergleichern
59
und 60 errechneten Sollwertabweichungen unter Berücksichtigung ihrer Vorzeichen
zur Verkleinerung der Sollwertabweichungen führen. Bei der Verkleinerung der Sollwertabweichungen
haben die Schwellwertschalter 63 und 64 die Aufgabe, ein Überpendeln von Sollwertabweichungen
in solche mit entgegengesetzten Vorzeichen möglichst klein zu halten, andererseits
aber ein möglichst schnelles Vermindern von Sollwert abweichungen zu bewirkt ken.
Die Bremsventile 77 bis 80 sind beispielsweise ausgebildet in einer in der DE-OS
32 09 592 beschriebenen Weise. Diese Ventile können beispielsweise mit unterschiedlichen
Stromstärken zum Aus steuern von unterschiedlich hohen Bremsdrücken beaufschlagt
werden. Wenn die Ausgangsverstärker 69 bis 72 als proportional arbeitende Verstärker
ausgebildet sind, so arbeitet infolge der Ausbildung der Vergleicher 59 und 60 in
Form von Rechnern der Lenkregler 14 als Proportionalregler.
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Zur Anpassung des Proportionalitätsfaktors zwecks Erlangung eines
günstigen Regelverhaltens können die Ausgangsverstärker 69 bis 72 in an sich bekannter
Weise mit nicht dargestellten einstellbaren Gegenkoppelungzweigen ausgestattet werden.
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Anstelle der Digitalspeicher 53, 54 und 55 könnten, wegen der bereits
beschriebenen mathematischen Zusammenhänge zwischen den Winkeln A, B und C, programmierte
Rechner eingebaut werden. In Abwandlung des dargestellten Ausführungsbeispiels könnte
der Speicher 54 so ausgebildet werden, daß er zusätzlich zu dem Wert 1 : (LHY .
sin B) parallel auch noch einen Wert g : (LHV . tan B) ausgibt.
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Dadurch würde die Sollwertvorgabe für das Ausrichten der hinteren
Achse 36 des hinteren Fahrzeugs 4 verbessert werden.
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Wenn anstelle des dargestellten hinteren Fahrzeugs 4, das eine schwenkbare
Vorderachse 27 besitzt, ein lediglich einachsiger Anhänger, der beispielsweise in
Form eines Sattelaufliegers oder Gelenkbushinterwagens ausgestaltet sein kann, mit
dem vorderen Fahrzeug 3 gekuppelt wird, so wird derjenige Teil des Lenkreglers 14,
der den Speicher 55 und den Vergleicher 60 umfaßt, nicht benötigt. Dementsprechend
kann, wenn der Strassenfahrzeugzug ausschließlich mit aufgesatteltem Anhänger oder
mit einem fest angekuppelten Hinterwagen betrieben wird, der Lenkregler 14 sinngemäß
vereinfacht werden.
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Anstelle einer digitalen Ermittlung von Regelabweichungen kann auch
eine analoge Ermittlung von Sollwertabweichungen durchgeführt werden. Hierzu kann
beispielsweise der analog arbeitende Lenkwinkelsensor A einen nicht dargestellten
Spannungsteiler versorgen, dessen Abgriff an einen Eingang eines Differenzverstärkers
angeschlossen ist, während das Potentiometer 20 des Lenkwinkelsensors B beispielsweise
ebenfalls über einen einstellbaren Spannungsteiler an einen zweiten Eingang des
Di.fferenzverstärkers angeschaltet wird. In gleicher Weise würde man einen zweiten
Differenzverstärker den Lenkwinkelsensoren 35 und 43 nachordnen. Die Spannungsteiler
übernehmen dabei die gleiche Aufgabe wie die Speicher 53 und 54, so daß schließlich
wenigstens mit guter Annäherung jedem Winkel' A ein Sollwert für den Winkel B und
C zugeordnet wird.
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Im dargestellten Beispiel werden die Größen des Winkels B und C aus
der Größe des Winkels A bestimmt und eingeregelt. Zur schnelleren Einregelung des
hinteren Fahrzeugs 4 kann aber auch die Sollgröße des Winkels C direkt
in
Abhängigkeit vom jeweils aktuellen Winkel A berechnet und unter Berücksichtigung
des jeweils momentan vorhandenen Winkels B unabhängig von dessen Abweichung zu seiner
Sollgröße einreguliert werden.
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Wie bereits aus der Beschreibungseinleitung hervorgeht, kann das Verschwenken
der Achsen 27 und 36 des hinteren Fahrzeugs 4 auch ohne Verwendung von Radbremsen
30, 31, 39, 40 vorgenommen werden durch Anbringung von Verstellmitteln wie Hydraulikzylinder,
elektromotorisch angetriebene Steuerseile oder andere bekannte Verstellantriebe
an dem Straßenfahrzeugzug 2.
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Beispielsweise ist zusätzlich zum Lenkwinkelsensor 15 dem Analog-Digital-Umsetzer
47 ein im vorderen Fahrzeug 3 untergebrachter Sollwertgeber 97 zugeordnet; und ein
Wahlschalter 98 ist zwischen dem Analog-Digital-Umsetzer 47 und dem Lenkwinkelsensor
15 und dem Sollwertgeber 97 angeordnet. Der Sollwertgeber 97 ist beispielsweise
mit einem vor oder hinter einem nicht dargestellten Lenkrad des Fahrzeugs 3 angeordneten
Hilfslenkrad gekoppelt.
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Beispielsweise kann ein am Lenkrad angeordneter Hupenring als Hilfslenkrad
ausgebildet sein.
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In der gezeichneten Stellung des Wahl schalters 98 wird bei Rückwärtsfahrten
das hintere Fahrzeug 4 in der beschriebenen Weise gelenkt. Wird mittels des Wahlschalters
98 der Sollwertgeber 97 mit dem Analog-Digital-Umsetzer 47 verbunden, so kann das
hintere Fahrzeug 4 unabhängig vom vorderen Fahrzeug 3 gelenkt werden auf Bahnen,
die enger sind als die bei andauernder Vorwärtsfahrt entstehenden Schleppkurven.
Dies hat Vorteile beispielsweise beim Abstellen des hinteren Fahrzeugs in kurzen
Parklücken oder auf nur in besonders
enger Kurvenfahrt erreichbaren
Abstellplätzen, die nicht den ganzen Straßenfahrzeugzug 2 aufzunehmen brauchen.
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Beim Lenken mittels des Sollwertgebers 97 werden beispielsweise gleichzeitig
die Radbremszylinder 32 und 42 bzw. 33 und 41 von einander diagonal gegenüberliegenden
Radbremsen mit Bremsdruck beaufschlagt. Dies ermöglicht besonders enge Bahnkurven.
Bei dieser Art der Lenkung des hinteren Fahrzeugs 4 wird das vordere Fahrzeug 3
manuell oder automatisch nachgelenkt. Insbesondere bei automatischer Nachlenkung
kann die Kurvenbahn des Fahrzeugs 3 durch Betätigen wenigstens einer Radbremse ebenfalls
enger als durch Lenkeinschlag allein gekrümmt werden. Dabei wird die Bremsenbetätigung
nach denselben Regeln, die zum Lenken des hinteren Fahrzeugs 4 dienen, vollzogen.
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Ergänzend wird noch darauf hingewiesen, daß auch zum Lenken mittels
des Sollwertgebers 97 Verstellmittel wie Hydraulikzylinder oder Elektromotoren verwendbar
sind, allein oder zusätzlich zu Radbremsen.
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Desweiteren besteht die Möglichkeit, den Lenkwinkelsensor 15 beim
Lenkrad und Hilfslenkrad so anzuordnen, daß er wahlweise zwangsweise in Abhängigkeit
vom Lenkradeinschlag oder davon unabhängig mittels des Hilfslenkrads verstellbar
ist. Dadurch können der Wahlschalter 98 und der Sollwertgeber 97 weggelassen werden.
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Den Digitalspeichern 53, 54, 55 kann zu deren Programmierung oder
Umprogrammierung beispielsweise eine nicht dargestellte Speicherladeschaltung zugeordnet
werden. Diese ist so eingerichtet, daß während Vorwärtsfahrten, in denen Kurven
mit vorübergehend gleichbleibenden Radien gefahren werden, die einander zugeordneten
Anzeigen der
Lenkwinkelsensoren 15, 35, 43 in die Digitalspeicher
53, 54, 55 geschrieben werden. Dies kann beispielsweise mehrmals auf einer Fahrt,
aber zumindest nach einem Austausch des hinteren Fahrzeugs 4 gegen ein anderes mit
anderen Abmessungen erfolgen.
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