DE3926861A1 - Verfahren zum begrenzen von seitenbewegungen bei anhaengewagen - Google Patents

Description

In modernen Transporten werden Anhängewagen oder Anhänger nach der Zugmaschine verwendet. Teils gibt es kommerzielle Fuhrwerke für Gütertransport, teils Anhängewagen zu anderen Autos, z. B. Wohnwagen und Lastanhänger. In diesem technischen Bereich bietet die Erfindung eine Lösung für das Problem der Begrenzung bei selbstschwenkenden Anhängewagen nach Zugmaschinen und auch mehrachsigen sonstigen Fahrzeugen.

Fahrzeugbauer haben viele Probleme bei der Achsaufhängung zu lösen. Das Problem ist komplex, da es sich um die Behandlung von zwei verschiedenen Massen, die gefederte und die ungefederte, handelt. Es ist die Kupplung zwischen diesen beiden, welche die Probleme aufgibt, da die gefederte Masse zur Bewegung teils in lotrechter Richtung so weich wie möglich Freiheit haben soll, teils verbunden mit der ungefederten Masse sein muß, so daß das Schlingern und Schleifen vermindert wird. Hierzu kommt, daß der Schwerpunkt für die gefederte Masse verschieden im Verhältnis zu den verschiedenen Achsen liegen kann. Stoßdämpfer und Federn von ungleichem Ausschlag erweichen den Gang für die gefederte Masse. Schleuderhemm- und Lenkvorrichtungen gibt es in vielen verschiedenen Ausführungen. Bisher wurde jedoch eine Möglichkeit nicht beachtet, Achseneinrichtungen bei besonderen Lastanhängern mit Hilfe von auftretenden Seitenkräften beim Kurvennehmen zu steuern.

Die Erfindung ist bestimmt für eine durch ein Steuerrad gelenkte Achse in Fahrzeugen. Hierzu gehören z. B. Achsen in Anhängern mit und ohne Drehgestell. Kennzeichnend ist, daß die Achse mit dem Chassis oder Aufbau auf zwei Arten verbunden ist. Für den Antrieb werden Lenkarme parallel zur Fahrtrichtung verwendet, welche die Achse in Fahrtrichtung ziehen oder schieben. Für die Seitenkraftsteuerung werden Steuerlenker verwendet, die am Chassis oder Aufbau verankert sind oder einen an der Achse verankerten Zapfen oder vorhandenes Gelenk angreifen. Dieser Zapfen oder das Gelenk ist hinter der Achse, in der hauptsächlichen Fahrtrichtung gesehen, angeordnet. Die Seitenkraft, die vom Radkontakt mit der Fahrbahn herrührt, erhält einen Momentarm zwischen Achse und Gelenk, der drehend auf der Achse relativ zum Aufbau oder Chassis arbeiten kann, wenn das Fahrzeug schwenken wird. Dadurch gelangen die Trägheiten aus dem Fahrzeug oder der Last zu steuernder Wirkung in der Richtung, die das Fahrzeug einschlagen soll. Ein Gleichgewicht stellt sich zwischen diesen Kräften und Momenten und denjenigen ein, die in den vorderen Buchsen der Lenkarme auftreten.

Der Momentarm, der zwischen dem Gelenk und dem Mittelpunkt der Achse gebildet wird, zeigt folglich ein Konstruktionsprinzip an, welches das Kennzeichen der Erfindung ist. Dieses wird zweckmäßig in die Konstruktion des Fahrzeuges oder der ungefederten Massen bereits von der Fertigung an eingearbeitet. Eine Wahl von Lenkarmbuchsen und besonders deren Nachgiebigkeit ermöglicht die Wahl, wie stark die Steuerung der Seitenkräfte einwirken soll.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander. Alle in den Unterlagen - einschließlich der Zusammenfassung - offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

Es zeigen:

Fig. 1 und 2 einen Fahrzeugzug mit einer Zugmaschine und einem Anhänger;

Fig. 3 die Teile des Anhängers getrennt;

Fig. 4 das Ende eines Lenkarmes mit Buchse;

Fig. 5 ein Modell von Buchsen;

Fig. 6 eine Maschinenzeichnung einer Achse mit deren Kupplung an ein Chassis;

Fig. 7 die Zeichnung schematisiert mit Modellen der Buchsen und Lenkarme;

Fig. 8 das schwenkende Fahrzeug;

Fig. 9 eine Einzelheit die Wiege, welche ein besonderes Kennzeichen für die Problemlösung ausmacht.

In den Fig. 1 bis 3 wird die Problemstellung gezeigt, die in der Erfindung behandelt wird. Eine Zugmaschine 1, die schematisch angedeutet wird, zieht einen Anhänger 2. Dazwischen befindet sich eine Zugstange 3. In Fig. 1 fährt das Fahrzeug geradeaus. Bei einer Kurvenfahrt, die in Fig. 2 gezeigt wird, treten Trägheitskräfte auf. In den Figuren ist dasRadgehäuse im Anhänger aufgeführt.

Was mit dem Chassis vor sich gehen soll, ist, daß die Last und das Chassis schwenkt, wobei Trägheitskräfte auftreten. Diese wirken noch höher in Fig. 3 auf die gefederte Masse 5. Das Rad und gegebenenfalls die dazwischenliegende Achse sind gefedert. Das Rad hat Kontakt mit der Fahrbahn und wirkt den Trägheitskräften entgegen, oder mit anderen Worten, die Trägheitskräfte zwischen der Radbahn und dem Weg sollen die gefederte Masse in Richtung der Zugmaschine treiben, wobei natürlich die Zugkräfte der Zugstange eine sehr große Bedeutung haben. In der Fig. 3 ist das Rad und die Achse neben der gefederten Masse freigelegt. Die Aufgabe der Erfindung ist das Zusammenlenken dieser beiden Einheiten mittels Lenkarm derart, daß das Rad in dieselbe Richtung wie die Zugstange D weist.

Die Kupplung zwischen Rad und Chassis mit Last wird mit Lenkarmen ausgeführt. Diese werden mit Lenker so abgeschlossen, daß die gefederte Last des Fahrzeuges sich in vertikaler Richtung auf federnde Weise bewegen kann. Um die Heftigkeit in den Bewegungen zu vermindern, werden Stoßdämpfer verwendet. Die vertikalen Bewegungen sind uninteressant für die in Frage stehende Erfindung, welche die Bewegungen im wesentlichen auf horizontaler Ebene behandelt. Das ganze Kupplungsverfahren kann deshalb schematisiert werden und im Modell wird es so vereinfacht, daß das Erfindungsprinzip klargestellt bleibt.

Ein wichtiger Teil in der Kupplung zwischen ungefederter und gefederter Masse sind die Buchsen der Lenkarme. Eine solche wird in Fig. 4 gezeigt.

Der Lenkarm 9 wird mit einer Öse 10 abgeschlossen. Die Öse umschließt einen Zapfen 11. Zwischen der Innenseite der Öse und dem Zapfen befindet sich eine nachgiebige Buchse, die auch den Schmiermittelbedarf verringern soll. Der Lenkarm wird um den Zapfen herumgeführt und soll schwenken können, damit die Achse und das Chassis so lenkbar miteinander verbunden sind, daß die Bewegung der Last in vertikaler Richtung gefedert bleibt. Die Buchse 12 ist meistens aus Hartgummi ausgeführt, jedoch kann auch anderes Material im Rahmen der folgenden Patentansprüche vorkommen.

Die Nachgiebigkeit der Buchse gestattet ein Zusammendrücken und eine Biegung. Dies kann so schematisiert werden, wie es die Fig. 5 zeigt. Der Lenkarm 9 ist hier gelenkig, z. B. mit dem Chassis 15, verbunden, das hier dem Zapfen 11 entspricht und still stehen soll. Eine Biegung um den Zapfen herum entspricht hier der Blattfeder 14. Ein Zusammendrücken in Richtung des Lenkarmes entspricht einer Spiralfeder 13, die in die Richtung des Lenkarmes gesteuert wird. Diese Modellbeschreibung dient zur Erläuterung, wie die Lenkarme und Buchsen nach dem Erfindungsprinzip arbeiten.

In Fig. 6 wird eine nicht angetriebene und nicht radgesteuerte Befestigung der Achse an einem Chassis gezeigt. Die Achse 20 liegt fest an einer Wiege 21. Die Wiege ist mit dem Chassis 23 über zwei Federpakte 22 auf jeder Seite des Fahrzeuges federnd verbunden. Das Federpaket 22 wird nicht von der Erfindung erfaßt. Es kann eine konventionelle Luftfederung oder eine mit Spiralfedern ausgeführte Federung darstellen, von welcher der Fachmann viele Ausführungen kennt.

Aus räumlichen Gründen für dieses ausgeführte Beispiel wurde es als ratsam befunden, die Chassis-Kupplung unterhalb der Achswiege einzubauen. Folglich findet sich ein Chassisgelenk 24 unterhalb des Chassis selbst. Von diesem Gelenk oder Zapfen 24 geht ein Lenkarm 25 nach jeder Seite des Fahrzeuges aus. Der Lenkarm 25 wird mit einem Gelenk an der Wiege 21 abgeschlossen, das mit 26 bezeichnet wird. Die Achse mit dem schematisch aufgeführten Rad wird von zwei Lenkarmen vorwärts geschoben, die von den Gelenkpunkten 24 am Chassis ausgehen. Die Achse 20 liegt in bekannter Weise an der Wiege 21 und bei dieser werden die Lenkarme in den Gelenken abgeschlossen, und zwar einer auf der linken und einer auf der rechten Seite.

Dadurch wird es für die Achse 20 möglich, teils in Achsrichtung, teils relativ zum Chassis zu schwenken. Die Ortsbewegung in axialer Richtung erfolgt dadurch, daß die Buchsen 24, 25 gebogen werden, was damit gezeigt wird, daß die Blattfedern Freiheitsgrad in dieser Richtung haben. Eine Drehung der Achse 20 relativ zum Chassis 23 würde das Zusammendrücken der Spiralfeder auf einer Seite und das Ausziehen der anderen Seite herbeiführen. Zwei Spiralfedern, je eine für jede Buchse, sind in der Figur zu einer in Richtung des Lenkarmes wirkenden zusammengeführt. Die Spiralfedern sind nicht näher bezeichnet. Der Fachmann versteht, daß dies eine unsichere und pendelnde Kupplung zwischen Achse und Chassis darstellt.

Ein Kennzeichen nach der Erfindung besteht darin, daß eine stabilisierende Zentrierung der Achse 20 eingeführt wird. Dies geschieht mittels zweier Lenkarme 27, welche in einer gemeinsamen Öse um einen Zapfen 29 herum zusammentreffen. Die Lenkarme gehen von jeder Seite des Chassis in den Punkten 28 aus. Sie bilden einen starren Winkel miteinander. Praktische Versuche haben gezeigt, daß ein Winkel von ca. 60° gut funktioniert. Die Steuerlenker 27 werden am Chassis mit jeder ihrer Buchsen abgeschlossen, was hier mit einer Blattfeder und einer Spiralfeder verallgemeinert werden kann, wie die Fig. 7 und 8 zeigen. Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, dann wird der Gelenkzapfen 29 im wesentlichen in der Fahrzeugmitte gehalten. Die Wiege 21 kann sich auf und ab bewegen, da der Lenkarm 27 nahe der Horizontalen nach Fig. 6 liegt. Ein weicher Gang wird für die gefederte Masse bewirkt.

Ein kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist die Stelle für den Gelenkzapfen 29, der in bekannter Weise an der Wiege 21 liegt. Die Befestigung an der Wiege liegt hinter der Achse. Die Achsrichtung des Zapfens kreuzt die Achse im wesentlichen in der Achsenmitte. Der Abstand zwischen diesen Richtungen bildet den für die Erfindung kennzeichnenden Momentarm 30, welchen besonders die Fig. 9a, 9b zeigen.

Mittels des Steuerzapfens 29 in Fahrzeugmitte werden große Bewegungen der Achse 20 in axialer Richtung verhindert. Dies zeigt sich dadurch, daß die Buchsen bei 28 hauptsächlich die Bewegungen längs der Steuerarme 27 aufnehmen.

Wenn das Fahrzeug schwenkt, wie Fig. 8 zeigt, werden die Trägheitskräfte im Chassis und in der Last dasselbe nach rechts in der Figur führen. Diese Kräfte werden auf die Achse über den Steuerzapfen 29 übertragen. Die Achse ihrerseits liegt nahezu fest am Boden, was dazu führt, daß momentan ein Drehmoment um den Radkontakt am Boden auftritt. Dieses Moment steuert die Achse in dieselbe Richtung wie die Zugmaschine. Da das Rad die ganze Zeit rollt, entsteht ein Schlupf, wenn das Rad umgestellt wird und steuert. Der ganzen Drehbewegung wird von den Lenkarmen 25 entgegengewirkt, die auch die Zugkraft von der Zugmaschine übertragen. Das Spiralfederteil im Buchsenmodell ist dasjenige welches hauptsächlich der Drehung der Trägheitskräfte entgegenwirkt. Man erreicht eine Gleichgewichtslage dort, wo die bekannte Formel m v²/R (Masse, Geschwindigkeit und Kurvenradius) als bekannter Wert der Trägheitskräfte automatisch die Schiefstellung der Achse dort bestimmt, wo, wie der Fachmann weiß, auch der Schlupf des Verdeckes einwirkt.

In Fig. 9a wurde die Wiege 21 aus der Fig. 7 und 8 herausgezogen. Der Fachmann kennt manches Verfahren, um die Wiege starr an der Achse oder Achsenrohr zu befestigen. In dem beschriebenen günstigen Fall wird die Wiege von dem Lenkarm 25 vorwärts geschoben. Der Momentarm 30, der mindestens 15 cm lang sein muß, wird deutlich gezeigt. Dieselbe Steuerung der Trägheitskräfte wird auch erhalten, wenn die Lenkarme 25 Zug ausüben, wie die Fig. 9b veranschaulicht.

Würde der Zapfen oder das Gelenk 29 mitten über die Achse 20 verlaufen, könnte dies nicht die Steuerwirkung ergeben, welche die vorliegende Erfindung erstrebt.

Der Fachmann versteht, daß Begrenzungen in der Nachgiebigkeit bei den eingezeichneten Blatt- oder Spiralfedern vorhanden sind. Allzu starke Belastung einer Buchse in einem von beiden Freiheitsgraden macht die Buchse unwirksam. Die benutzten Federtypen in der Figur kommen natürlich in Wirklichkeit nicht in Anwendung, geben jedoch ein klares Bild dessen, was in einer Gummibuchse geschehen kann. Der Fachmann hat hier eine gewisse Möglichkeit, die Nachgiebigkeit zu wählen und folglich geht das Steuern in den Gelenken in einem Lenk- oder Steuerungsarm vor sich. Diese Wahl muß dann mit der Wahl der Belastung gekoppelt werden.

Für den Fachmann ist es verständlich, daß der große Steuerwinkel für die Achse 20 in der Fig. 8 stark übertrieben ist, um den Vorgang zu verdeutlichen. Kennzeichnend ist, daß der Zapfen 29 im wesentlichen in Fahrzeugmitte durch die Steuerarme 27 gehalten wird und daß der Zapfen hinter der Achse in der vorherrschenden Fahrtrichtung des Fahrzeuges liegt.

Das Verfahren nach der Erfindung ermöglicht es, lange Fahrzeuge zu bauen, wobei Kurven durchfahren werden können, ohne daß das letzte Radpaar aus oder wieder zurück über den Wag tanzt. Die Seitenkraftsteuerung bewirkt, daß die nicht radgesteuerten Achsen sich einstellen oder bei Kurvenfahrten mitsteuern, und zwar ungeachtet der Größe der Last. Es ergeben sich rationellere oder weniger gefährliche Transporte.

Claims (4)

1. Verfahren zum Begrenzen von Seitenbewegungen für nicht radgesteuerte und/oder unangetriebene Achsen bei Fahrzeugen und Anhängern, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägheit in der Last und im Chassis dazu ausgenützt wird, um die Achse (20) in die Richtung des Fahrzeuges mit Hilfe zweier Lenkarme (27) zu steuern, die beiderseits des Chassis (23) an diesem befestigt sind und gegen ein Steuergelenk oder Zapfen (29) mit einer um den Zapfen herum umschließenden Öse zusammenlaufen, wobei der Zapfen die Achse (20) lotrecht kreuzt und fest mit dieser an einer Stelle zusammenhängt, die im wesentlichen in Achsmitte oder hinter der Achse, in der hauptsächlichen Fahrtrichtung des Fahrzeuges gesehen, liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Lenkarme der Seitensteuerung (2) an das Chassis an einem Gelenk angeschlossen sind, das aus einer Öse (10), Buchse (12) um einen Zapfen (11) herum besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (12) nachgiebig ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand zwischen der kreuzenden Achse und dem Steuergelenk 15 cm übersteigt.