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Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der
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Lenkbarkeit einer selbstlenkenden Schlepp-oder Vor laufachse Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Lenkbarkeit einer selbstlenkenden
Schlepp- oder Vor laufachse eines Fahrzeuges, bei welchem die Schlepp- oder Vorlaufachse
wahlweise frei lenkbar ist bzw. in Geradeausstellung fixiert wird.
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Ferner betrifft die Erfindung eine Steuerung zur Durchführung dieses
Verfahrens mit einer die freie Lenkbarkeit einer selbstlenkenden Schlepp- oder Vor
laufachse einschränkenden und die Schlepp- oder Vorlaufachse in Geradeausstellung
fixierenden Arretiereinrichtung.
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Zur Erhöhung der Tragfähigkeit stattet man Fahrzeuge, beispielsweise
Lastkraftwagen oder Omnibusse, mit zusätzlichen Schlepp-und Vorlaufachsen aus. Diese
Achsen können ungelenkt ausgeführt werden, beispielsweise kann einer Antriebsachse
eine ungelenkte Hauptachse zugeordnet werden. Dabei ist jedoch nachteilig, daß eine
solche ungelenkte Achse zu einem erhöhten Reifenverschleiß und zu schlechterer Kurvengängigkeit
führt.
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Es ist auch bekannt, Vorlauf- oder Schleppachse zwangsgelenkt auszuführen.
Diese Ausgestaltung vermeidet die Nachteile eines großen Reifenverschleisses und
einer schlechten Kurvengängigkeit, jedoch ist der konstruktive Aufwand für diese
Ausgestaltung sehr hoch.
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Aus diesem Grund wird eine zusätzliche Schlepp- oder Vorlaufachse
in vielen Fällen selbstlenkend ausgeführt. Bei einer solchen selbstlenkenden Schlepp-
oder Vor laufachse wird durch eine lenkbare Aufhängung und einen entsprechenden
Nachlauf dem Rad die Gelegenheit gegeben, sich in die Tangente der Fahrzeuglaufrichtung
einzustellen. man bezeichnet eine solche Lenkung auch als n Adhäsionslenkung". Bei
dieser Konstruktion wird zusätzlicher Reifenverschleiß vermieden, auch ergibt sich
eine gute Kurvengängigkeit des Fahrzeuges. Allerdings nimmt die selbstlenkende Tragachse
keine Seitenführungskräfte auf, und bei Rückwärtsfahrt stellen sich die Räder von
selbst in Volleinschlag.
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Dies führt zu hoher Beanspruchung und großem Verschleiß.
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Man hat daher selbstlenkende Tragachsen mit einer ein- und ausschaltbaren
Arretiereinrichtung ausgestattet. Diese Arretiereinrichtung verschiebt die lenkbare
Schlepp- oder Vor laufachse mit einer - eventuell wählbaren - Kraft in die Geradeausstellung,
wenn man hierzu einen entsprechenden, die Arretiereinrichtung aktivierenden Schalter
betätigt. Es ist auch bereits bekannt, die Arretiereinrichtung wirksam werden zu
lassen, sobald der Rückwärtsgang des Fahrzeuges eingelegt ist.
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Abgesehen vom Fall des Rückwärtsfahrens hängt die Arretierung der
Lenkbarkeit der Schlepp- oder Vorlauf achse von einer richtigen Bedienung des Fahrzeuglenkers
ab, d. h. dieser muß bei bekannten Einrichtungen selbst entscheiden, wann er die
Lenkbarkeit arretieren will.
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In vielen Situationen ist jedoch der Fahrzeuglenker nicht in der Lage,
die freie Lenkbarkeit bzw. die Arretierung der zu sätzlichen Achse den jeweils erforderlichen
Situationen optimal anzupassen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs
beschriebenen Art derart zu verbessern, daß eine optimale Steuerung der Arretiereinrichtung
erreichbar ist.
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Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man die Schlepp-oder Vorlaufachse dann in
Geradeausstellung arretiert, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges und/oder der
Bremsdruck einen bestimmten Wert Übersteigen und/oder wenn der Einschlag der mittels
der Lenkung lenkbaren Räder einen bestimmten Wert unterschreitet.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn man die die Schlepp- oder Vorlaufachse
in die Geradeausstellung bringenden Kräfte mit zunehmender Fahrzeuggeschwindigkeit,
zunehmendem Bremsdruck und abnehmendem Lenkeinschlag erhöht.
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Aufgabe der Erfindung ist es ferner, eine Steuerung zur Durchführung
dieses Verfahrens zu schaffen, welche es gestattet, die Arretierung der Lenkbarkeit
der zusätzlichen Schlepp- oder Vorlaufachse automatisch den jeweiligen Betriebsbedingungen
anzupassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Steuerung der eingangs
beschriebenen Art gelöst, die gekennzeichnet ist durch mindestens einen Signalgeher,
der beim Überschreiten eines bestimmten Wertes der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder
des Bremsdruckes
und/oder beim Unterschreiten eines bestimmten
Wertes des Lenkungseinschlages der mittels der Fahrzeug lenkung lenkbaren Räder
ein die Arretiereinrichtung aktivierendes Signal erzeugt.
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Der Signalgeber kann bei einem bevorzugten Ausflihrungsheispiel der
Erfindung ein vom Lenkstockhebel betätigbarer Schalter sein, der diesen bei einer
mittleren Stellung, die im wesentlichen der'eradeausrichtung entspricht, betätigt,
während der ihn ab einer bestimmten Abweichung aus er mittleren Stellung freigibt.
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Der Signalgeber kann bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung ein in die Hauptbremsleitung eingeschalteter, druckempfindlicher Schalter
sein.
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Bei einem weiteren bevorzugten AusfMhrungsbeisniel ist vorgesehen,
daß der Signalgeber ein Drehzahlmesser ist, der die Umdrehungsgeschwindigkeit der
angetriebenen Räder oder Wellen bestimmt und eine drehzahlproportionale Spannung
erzeugt, welche einem Eingang eines Komparators zugeführt ist, dessen anderer Eingang
mit einer Schwellwertspannung beaufschlagt ist, wobei am Ausgang des Komparators
das Steuersignal erscheint, wenn die drehzahlproportionale Spannung größer ist als
die Schwellwertspannung.
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Der Signalgeber kann ferner ein den gewählten Gang feststellendes
Element sein, welches bei Wahl bestimmter höherer Gänge ein Steuersignal erzeugt.
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Es ist auch möglich, daß der Arretiereinrichtung ein Steuersignal
über einen von Hand bettigbaren Schalter zugeführt wird.
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Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann ein weiterer
Signalgeber vorgesehen sein, der ein Steuersignal erzeugt, wenn der Rückwärtsgang
eingelegt ist.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Signalgeber geschwindigkeits-,
bremsdruck- und/oder lenkeinschlagsproportionale Steuersignale erzeugen, die der
Arretiereinrichtung zugeführt werden und zu einer der Größe der Steuersignale entsprechenden
Arretierkraft auf die Schlepp- oder Vorlaufachse führen.
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Es kann vorgesehen sein, daß die Arretiereinrichtung mindestens einen
mit einem Druckmedium beaufschlagbaren Druckzylinder mit einem darin verschieblichen,
mit der Lenkung der Schlepp- oder Vor laufachse in Wirkverbindung stehenden Kolben
umfaßt und daß durch das Steuersignal eine Erregerschaltung für ein in der dem Druck
zylinder zugeordneten Druckmedienleitung angeordnetes Magnetventil aktivierbar ist.
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Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermöglicht es, die Lenkbarkeit
der Schlepp- oder Vorlaufachse dann einzuschränken, wenn es die Betriebsbedingungen
erfordern, nämlich bei schneller Geradeausfahrt und bei starken Bremsungen. Dadurch
wird es moglich, in diesen Betriebsbedingungen eine Erhöhung der Seitenführungskräfte
herbeizuführen.
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Sobald das Fahrzeug jedoch langsam vorwärtsfährt oder einen starken
Lenkeinschlag aufweist, wird die Lenkbarkeit der Schlepp-und Vorlaufachse freigegeben,
sodaß diese sich selbständig in die Tangente der Fahrtrichtung einstellen kann.
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Bei Rückwärtsfahrt wird die Schlepp- oder Vorlaufachse in jedem Fall
in Geradeausrichtung arretiert, sodaß ein Querstellen der Räder dieser Achse verhindert
wird.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn bei einer geschwindigkeitsabhängigen
Arretierung der Achse die Arretierung der Lenkbarkeit bei einer höheren Geschwindigkeit
erfolgt als die Freigabe der Lenkbarkeit. Auf diese Weise wird vermieden, daß beim
Erreichen einer bestimmten Geschwindigkeit die Lenkbarkeit kurz hintereinander arretiert
und freigegeben wird.
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Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung
dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigen: Fig.
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Steuerung filr die Arretiereinrichtung
einer lenkbaren Schlepp- oder Vorlaufachse; Fig. 2 eine schematische Darstellung
eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Steuerung; Fig. 3 eine Draufsicht auf
eine selbstlenkende Schlepp-oder Vorlauf achse mit aufgeschnittenen Arretierungszylindern,
wobei die Lenkung freigegeben ist und Fig. 4 eine Ansicht Shnlich Fig. 3 mit in
Geradeausstellung arretierter Lenkung.
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In Fig. 2 ist schematisch ein Omnibus 1 mit einer über eine Lenkung
2 lenkbaren Vorderachse 3, einer starren, angetriebenen Hinterachse 4 und einer
selbstlenkenden Schleppachse 5 dargestellt. Die Lenkung 2 der Vorderachse umfaßt
in herkommlicher Weise eine über ein Lenkrad 6 hetätigbare Lenksäule 7, ein Lenkgetriebe
8 sowie einen die Lenkbewegung über eine Lenkstange 9 auf einen Spurstangenhebel
10 bertragenden Lenkstockhebel 11.
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Die Antriebskraft wird von einem in der Zeichnung nicht dargestellten
Motor über ein Getriebe 12, welches mittels eines Schalthebels 13 betätigbar ist,
auf eine Antriebswelle 14 über tragen, die die Antriebskraft in herkömmlicher Weise
über ein Differential 15 auf die Räder 16 der Hinterachse 4 bringt. Der Aufbau der
Schleppachse 5 wird im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 erläutert. An einer am
Fahrzeug gelagerten Achse 17 sind zwei Räder 21, 22 lenkbar gelagert, und zwar mit
einem Nachlauf, sodaß sich. die Räder bei Vorwärtsfahrt zwangsläufig in die Tangente
der Fahrtrichtung einstellen. Jedem Rad ist ein Spurstangenhebel 18 bzw. 19 zugeordnet;
diese sind beide drehbar mit einer Spurstange 20 verbunden.
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An der Achse 17 sind zwei Kolbenzylinderaggregate 23 bzw. 24 befestigt,
die jeweils einen Druckzylinder 25 bzw. 26 sowie einen in diesem gegen die Kraft
einer Druckfeder 27 bzw. 28 verschieblichen Kolben 29 bzw. 30 umfassen. Die Kolben
sind im Druckzylinder gegenüber diesem dicht geführt, und der zwischen Kolben und
Zylinder ausgebildete, der Druckfeder gegenüberliegende Druckraum 31 bzw. 32 der
beiden Kolbenzylinderaggregate ist über eine gemeinsame Druckmittelleitung 33 mit
einer Druckmittelquelle 34 verbunden (Fig. 1 und 2). In die Druckmittelleitung 33
ist ein Magnetventil 35 eingeschaltet.
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Im Schaft 36 bzw. 37 der Kolben 29 bzw. 30 ist in einer Längsbohrung
38 bzw. 39 je eine Kolhenstange 40 bzw. 41 frei verschieblich gelagert. Die Kolbenstange
40 ist mit dem Spurstangenhebel 18, die Kolbenstange 41 mit dem entsprechenden Spurstangenhebel
19 drehbar verbunden, beide Kolbenstangen sind von einem Abdichtungsbalg 42 bzw.
43 überfangen.
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In Fig. 3 sind die Kolbenzylinderaggregate nicht mit einem Druckmittel
beaufschlagt. Die Kolben 29 und 30 werden daher unter dem
Einfluß
der Druckfedern 27 bzw. 28 maximal in die Druckzylinder 25 und 26 eingeschoben,
sodaß die Kolbenstangen 40 und 41 in den Längsbohrungen 38 und 39 der Kolben 29
und 30 frei verschieblich sind, d.h., daß die Räder 21 und 22 frei lenkbar sind.
Zur Begrenzung des Lenkeinschlages sind an der Achse 17 Anschläge 44 und 45 angeordnet.
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Bei Beaufschlagung der Druckzylinder mit einem Druckmittel (Fig.4)
werden die Kolben 29 und 30 unter dem Einfluß des Druckmittels in den Druckzylindern
gegen die Kraft der Druckfedern 27 und 28 verschoben, und zwar soweit, bis die Kolben
an einer den Kolbenschaft umgebenden Ringschulter 46 bzw. 47 im Innern des Druckzylinders
zur Anlage kommen. Die Abmessungen der Ringschultern, der Längsbohrungen im Schaft
der Kolben und der darin verschieblichen Kolbenstangen sind derart gewählt, daß
beim Anliegen der Kolben an den Ringschultern die Kolbenstangen am Boden der Längsbohrungen
anliegen, sodaß eine Verschiebung der Kolbenstangen nicht mehr möglich ist, da die
beiden Kolbenzylinderaggregate in entgegengesetzter Richtung weisen. In dieser Stellung
werden die Räder 21 und 22 somit in Geradeausstellung fixiert und sind nicht mehr
lenkbar.
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Die Steuerung der die Kolhenszlinderaggregate 23 und 24 umfassenden
Arretiereinrichtung betätigt das in die Druckmittel leitung 33 eingeschaltete Magnetventil
35, dem eine Magnetventilsteuerung 48 zugeordnet ist. Diese Magnetventilsteuerung
erregt das Magnetventil und öffnet damit die Druckmittelleitung 33, wenn ihr ein
Steuersignal zugeführt wird.
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Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, führen zu der Magnetventilsteuerung
eine Anzahl von Steuerleitungen 49 bis 53 in welche entsprechende Signalgeber zur
Erzeugung der Steuersignale eingeschaltet sind.
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In der Steuerleitung 49 ist als Signalgeber ein Schalter 54 angeordnet,
der dann geschlossen ist, wenn der Rückwärtsgang im Getriebe 12 eingelegt ist. Dieser
Schalter kann beispielsweise der den Rückfahrscheinwerfer betätigende Schalter sein.
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In die Steuerleitung 50 ist ein geschwindigkeitsabhängiger Schalter
55 eingeschaltet. Ein solcher Schalter kann beispielsweise durch eine elektronische
Schaltung gebildet sein, die einen Drehzahlmesser umfang, der die Drehzahl der Antriebswelle
14 bestimmt. Derartige Drehzahlmesser sind bei Fahrzeugen in der Regel bereits zur
Geschwindigkeitsmessung vorhanden. Das von ihnen erzeugte geschwindigkeitsproportionale
Spannungssignal kann beispielsweise einem Eingang eines Xomparators zugeführt werden,
dessen anderer Eingang mit einer Festspannungsquelle verbunden ist. Sobald die geschwindigkeitsabhängige
Spannung die Festspannung überschreitet, gibt der Komparator ein Steuersignal an
die Steuerleitung 50 ab.
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In die Steuerleitung 51 ist ein lenkeinschlagabhängiger Schalter 56
eingeschaltet. Ein solcher Schalter kann beispielsweise ein mechanischer Schalter
sein, der von einem bewegten Teil der Lenkung derart betätigt wird, daß er bei Geradeausstellung
oder bei leichtem Einschlag der lenkbaren Ruder ein Steuersignal an die Steuerleitung
51 abgibt, beim Überschreiten eines bestimmten Lenkeinschlages dagegen geöffnet
ist. Beispielsweise kann ein solcher Schalter vom Lenkstockhebel oder von einer
mit einem drehbaren Teil des Lenkgetriebes verbundenen Nockenbahn betätigt sein.
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In die Steuerleitung 52 ist ein bremsdruckabhängiger Schalter 57 eingeschaltet,
der sich vorzugsweise in der Hauptbremsleitung 58 befindet und beim Überschreiten
des Druckes des Bremsmediums
anspricht.
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In die Steuerleitung 53 ist ein von Hand betätigbarer Schalter 59
eingeschaltet.
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Sobald von einer der Steuerleitungen der Magnetventilsteuerung 48
ein Steuersignal zugeführt wird, erregt diese das magnetventil 35, wodurch eine
Aktivierung der Arretiereinrichtung erfolgt und die selbstlenkende Achse in Geradeausstellung
fixiert wird.
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Im einfachsten Fall sind die in die Steuerleitungen eingeschalteten
Signalgeber als einfache Schalter ausgebildet, wie dies anhand der Fig. 1 und 2
beschrieben worden ist.
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Es ist jedoch auch möglich, diese Signalgeber derart abzuwandem, daß
die Abgabe eines Steuersignales bei einem anderen Bezugswert der gemessenen Größe
erfolgt als die Abschaltung des Steuersignals. Beispielsweise kann der geschwindigkeitsabhängige
Schalter beim Überschreiten einer Geschwindigkeit von 50 Stundenkilometern ein Steuersignal
zur Arretierung der Lenkbarkeit abgeben, welches so lange erzeugt wird, bis die
Geschwindigkeit des Fahrzeuges unter 40 Stundenkilometer absinkt. Eine solche Schaltung
ist leicht durch entsprechende Vergleichsglieder in einer elektrischen Schaltung
zu realisieren. Der Vorzug einer solchen Anordnung besteht darin, daß dann, wenn
die Geschwindigkeit um einen bestimmten Einschaltwert pendelt, nicht kurz hintereinander
eine Aktivierung und Desaktivierung der Arretiereinrichtung erfolgt.
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In gleicher Weise kann im Fall des lenkeinschlagabhängigen Schalters
und des bremsdruckabhängigen Schalters vorgegangen werden.
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Es ist weiterhin möglich, das Magnetventil als Dosierventil auszubilden
und die Druckmittelzufuhr zu den Kolbenzylinderaggregaten zu dosieren, sodaß die
Kraft, mit welcher die Räder der selbstlenkenden Achse in die Geradeausstellung
verschoben werden, dosierbar ist. Mit einer solchen Einrichtung läßt sich die Steifigkeit
der Geradeausfixierung variieren.
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Zu dem Zweck kann vorgesehen sein, daß die geschwindigkeits-, lenkeinschlag-
und bremsdruckabhängigen Schalter so ausgebildet sind, daß sie der Geschwindigkeit,
dem Lenkeinschlag und/oder dem Bremsdruck proportionale Ausgangsspannungen erzeugen,
die dann in der Magnetventilsteuerung zu proportionalen Erregerspannungen für das
Dosiermagnetventil führen. Drehzahlmesser geben üblicherweise Impulse mit drehzahlabhängiger
Frequenz ab, diese in eine analoge Spannung umzuwandeln, ist für die Anzeige der
Geschwindigkeit üblich. Bei einem lenkeinschlagabhängigen Schalter kann eine analoge
Spannung beispielsweise durch Verwendung eines Drehpotentiometers erreicht werden.
Auch proportional anzeigende Bremsdruckmesser sind ohne weiteres verfügbar.
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Grundsätzlich können auch noch andere Messgrößen zur Betätigung der
Arretiereinrichtung Verwendung finden, beispielsweise wäre es möglich, einen Fahrtwindmesser
vorzusehen und beim Uberschreiten einer bestimmten Größe des Fahrtwindes ein Steuersignal
zu erzeugen und der Magnetventilsteuerung zuzuführen.