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Srteuervorrichtung für einen Anhängewagen Die Erfindung betrifft eine
Steuervorrichtung für einen Anhängewagen eines Zugfahrzeuges mit einem Drehschemel,
der lösbar sein kann, mit mindestens einer festen und mindestens einer zwangsweise
steuerbaren Hinterachse, deren Steuerung in Abhängigkeit von der gegenseitigen Winkelstellung
des Zugfahrzeuges bzw. des Drehschemels und des Anhängewagens mit der Hilfe einer
hydrostatischen Vorrichtung erfolgt, welche Steuersignale der steuerbaren Hinterachse
liefert, wobei zur Betätigung der hydrostatischen Vorrichtung ein am Anhängewagen
um eine feste Achse drehbar gelagerter Hebel mit mindestens einem Hebelarm und einem
Steuerarm vorgesehen ist, welcher durch einen festenSteuerpunktdes Drehschemels'bzw.
des Zugfahrzeuges geführt ist und Schwenkbewegungen in Abhängigkeit von der Winkelstellung
des Drehschemels gegenüber dem Anhängewagen ausführt,
Eine derartige
Vorrichtung, die insbesondere für die Anhänger von Sattelschleppern geeignet ist,
ist aus der deutschen Auslegeschrift 1 036 656 bekannt. Dabei erstreckt sich der
Steuerarm zwischen festen Teilen des Zugfahrzeuges und des Anhängers und hat eine
unveränderliche Länge.. Das hat zur Folge, dass bei einer Vergrösserung des Winkels
ol zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger der Hub eines hydrostatischen Steuerzylinders
immer grösser wird. Bei einem Winkel oÇ von ungefähr 900 wird der maximale Hub des
Zylinders erreicht.
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Die Praxis stellt andere Anforderungen an die Steuerung von Anhängewagen,
als sie diese bekannte Ausfahrungaform ermöglicht.
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So ist eine genaue Steuerung der steuerbaren Räder des Anhängewagens
nur bei Winkeln oU zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhänger nötig, welche im normalen
Verkehr autreten. Diese Winkel sind von der Länge 1 zwischen den Drehradien des
Zugfahrzeuges und des Anhängers abhängig und sollen sich bei den fur den Strassenverkehr
bestimmten Fahrzeugen im Bereich von 300 bis 500 bewegen.
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Bei Winkeln cS von mehr als 500, bis 900 und noch mehr ist eine Steuerung
der Räder des Anhängewagens praktisch ausgeschlossen, so dass diese Räder nicht
nur rollen sondern auch geschoben werden. Es ist daher zwecklos, den Steuerausschlag
der Räder des Anhängewagens über die Werte & , die im normalen Verkehr auftreten,
noch vergrössern zu wollen. Es ist sogar eine Verminderung des Steuerausschlages
und somit des Winkels p erwlnscht.
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Bei allen bekannten und verwendeten Laufachsen und insbesondere bei
solchen mit Rädern mit Doppelbereifung ist nur ein verhältnismässig kleiner maximaler
Radausschlag möglich. Iin'Lichte der obigen Ausführungen ist es dabei erwünscht,
diesen maximalen Radausschlag der Achse bei dem geometrisch entsprechenden Winkel
ct auftreten zu lassen. Unter diesen Umständen schneiden sich die Drehradien aller
gesteuerten Achsen sowie die mittleren Drehradien aller ungesteuerten festen Achsen
in einem Punkt, dem sogenannten Drehmittelpunkt, welcher dem gegebenen Winkel zugeordnet
ist. Wie bereits erwähnt, erfüllt-die bekannte Ausführungsform. nach der deutschen
Auslegeschrift 1 036 656 diese Bedingungen nicht.
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Aus der deutschen Auslegeschrift 1 115 590 ist eine Ausfuhrung bekannt,
welche die erwähnten Bedingungen erfüllt. Sie enthält jedoch eine einseitige Nockenbahn
oder Nockennut, bei welcher eine staubdichte Ausbildung, damit die Abnützung möglichst
klein wird, sehr schwer, wenn nicht praktisch unmöglich- ist.
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Ausserdem besteht bei dieser Ausfahrungsform nicht bei allen Stellungen
eine kraftschlüssige Verbindung zwischen der Nockenrolle und der Nockenbahn.Díesist
zwar bei der Nockennut nicht der Fall. Bei dieser Ausfahrungsform kann jedoch die
Nockenrolle nur auf einer dünnen und daher schwachen Achse gelagert sein. Bei modernen
sctiweren Fahrzeugen, die mit hohen Geschwindigkeiten fahren, wird dadurch die Gefahr
eines Bruches und die daraus sich ergebende Unfallgefahr erhöht.
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Die Erfindung hat die Schaffung einer Steuervorrichtung zum Ziel,
welche die erwähnten Nachteile nicht aufweist,und bei welcher der maximale Radausschlag
bei einem verhältnismässig kleinen relativen Winkel dS erreicht wird. Ausserdem
soll die Steuervorrichtung eine leicht und zuverlässig abzudichtende solide Konstruktion
mit Kugelgelenken, Wälzlagern und axialen Führungen ermöglichen.
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Die erfindungsgemässe Steuervorrichtung, durch welche dieses Ziel
erreicht wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Länge des Steuerarmes
veränderlich ist.
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Die wirksame Länge des Steuerarmes kann dadurch veränderlich gemacht
werden, dass der Drehpunkt des Steuerarmes fest mit dem Anhängewagen verbunden ist,
während der Steuerpunkt um eine Drehachse drehbar ist, die fest mit dem Zugfahrzeug
verbunden ist, so dass sich der Steuerpunkt bei gegenseitigen Winkelbewegungen des
Zugfahrzeuges und des Anhängewagens entlang eines Kreises bewegt. Die ganze Steuervorrichtung
kann dabei vollständig im Kopf des Anhängewagens bei einem Sattelschlepper angeordnet
sein. Eine Steuerachse, welche den Steuerpunkt bildet, kann innerhalb eines Kugeldrehkranzes
des Drehschemels liegen und an ihrem oberen Ende ein Kugelgelenk aufweisen, in welchem
sich eine axiale Führung befindet, die an ihren beiden Enden mit Staubdichtungen
versehen ist. Durch diese axiale Führung kann der Steuerarm geführt sein.
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Damit der Einfluss von Montage- und Herstellungstoleranzen sowie von
elastischen Deformationen im Betrieb ausgeschaltet wird, kann der Steuerarm um ein
Kugelgelenk drehbar sein.
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Der Steuerarm ist im Bereich seiner Drehachse mit einem Hebel versehen,
an welchem, ebenfalls über Kugelgelenke'gleich viele hydrostatische Zylindereinheiten
befestigt sind, wie die Anzahl der zu steuernden Achsen ist. Vorzugsweise beträgt
der Winkel zwischen den Hebelarmen und den Zylinderachsen 900, damit die Steuerung
bei liinkskurven und Rechtskurven symmetrisch ist. Die anderen Enden der Zylindereinheiten
sind zur Aufnahme von Reaktionskräften über Eugelgelenke an festen Teilen des Anhängewagens
befestigt.
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Eine wesentliche Vereinfachung der Vorrichtung wird erzielt, wenn
die Steuerzylinder und auch die Folgezylinder an den gesteuerten Achsen gleicheund
im Handel erhältliche genormte hydrostatische Elemente sind.
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Da die Abstände der gesteuerten Achsenvom Drehradius des Anhängewagens
verschieden sind, können bei der Verwendung von gleichen hydrostatischen Elementen
zur Erzielung des erforderlichen Radausschlages die Hebelarme der einzelnen Steuerzylinder
verschieden und an die verschiedenen Entfernungen der Achsen angepasst sein.
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Die erfindungsgemässe Steuervorrichtung ist in gleicher Weise für
Anhänger von Sattelschlepern wie auch für selbstständige Anhängewagen geeignet,
wenn diese einen Drehschemel enthalten.
Zur Betätigung des Steuerarmes
kann ein sogenannter Kurbelschleifenmechanismus verwendet werden, bei welchem die
wirksames Länge des Steuerarmes mit zunehmendem Winkel zwischen dem Drehschemel
bzw. dem Zugfahrzeug und dem Anhängewagen grösser wird. Wenn der Steuerarm tangential
zum Kreis steht, entlang welchem sich der Steuerpunkt bewegt, wird die maximale
Grösse des Winkels des Steuerarmes erhalten. Dabei kann der Wert des grössten Winkels,
welchen der Steuerarm erreichen kann, wobei der Steuerausschlag der vom Drehradius
des Anhänger wagens entferntesten steuerbaren Achse am grössten ist, in Abhängigkeit
vom veränderlichen Abstand zwischen den Drehradien des Drehschemels bzw. des Zugfahrzeuges
und des Anhängewagens bei einem Winkel null einstellbar sein, derart, dass der Winkel
zwischen den Achsen des Drehschmels bzw. des Zugfahrzeuges und des Anhängewagens,
bei welchem der grösste Winkel des Steuerarmes erreicht wird, jeweils eine Funktion
des veränderlichen Abstandes ist. Diese Einstellbarkeit kann dadurch erreicht werden,
dass die Entfernung des Steuerpunktes des Drehschemels bzw. des Zugfahrzeuges von
der Drehachse des Drehschmels und/oder die Entfernung der Drehachse des Drehschemels
von der Drehachse des Hebels und damit das hydrostatische Ueb ersetzung sverhältnis
einstellbar ist. Bei einer Ausfhrungsform, bei welcher die erwähnten Kriterien erfüllt
sind, befinden sich im normalen Strassenverkehr die Räder aller gesteuerten Achsen
des Anhängewagens praktisch in der mathematisch genauen Stellung, so dass sich die
Räder abwälzen und nicht geschoben werden.
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In vielen Fällen werden jedoch vom Standpunkt des Strassenunterhaltes
und des Wagenbenützers nicht so hohe Ansprüche gestellt, dass eine Schiebebewegung
immer vermieden werden müsse. In der Praxis kann daher eine feste Geometrie der
verschiedenen Teile der Steuervorrichtung verwendet werden, unabhängig davon, ob
der Anhängewagen auf eine kürzere Länge eingeschoben oder ausgeschoben.ist, Der
maximale Ausschwenkwinkel αkr kann dabei 30 bis 50 nach links und nach rechts
betragen. Ein Merkmal der erfindungsgemässen Steuervorrichtung ist ihre kompakte
Ausbildung. Alle Teile der Steuerung, welche die Bewegungen des Drehschemels bzw.
des Zugfahrzeuges in eine hydrostatische Information umwandeln, können vollständig
im Kopf des Anhängewagens eines Sattelschleppers angeordnet sein. Wenn der Anhängewagen
an einem Sattelschlepper befestigt oder von diesem entfernt wird, braucht in die
Steuervorrichtung nicht eingegriffen zu werden. Zu diesem Zweck kann die Kupplung
platte des Drehschemels aus zwei Teilen bestehen, von denen der obere durch den
Kugeldrehkranz und einen Drehzapfen fest mit dem Anhängewagen verbunden ist, während
der untere Teil am Zugfahrzeug angeordnet und um eine horizontale Achse schwenkbar
ist, die senkrecht zur Fahrrichtung des Zugfahrzeuges verläuft. Schliesslich kann
bei mehreren gesteuerten Achsen jeder Achse ein besonderes geschlossenes hydrostatisches
System zugeordnet sein. Das hat gegenüber den bekannten Vorrichtungen den Vorteil,
dass im Betrieb in das System nicht eingegriffen zu werden braucht, so dass Verunreinigungen,
Luft usw. die Wirkung des Systems nicht ungünstig beeinflussen können. Ein weiterer
Vorteil besteht darin, dass kleine und
daher billige genormte hydrostatische
Einheiten verwendet werden können. Der theoretisch erforderliche verschiedene Steuerausschlag
der Räder der einzelnen Achsen kann bei der Verwendung von gleichen hydrostatischen
Elementen dadurch erreicht werden, dass der Hebelarm der einzelnen hydrostatischen
Elemente verschieden gross gewählt wird. Auch hier gilt jedoch, dass in der Praxis
meistens eine geringe Schiebebewegung der Räder zulässig sein kann, so dass gleiche
Hebelarme verwendet werden können, die leichter herstellbar sind.
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Wenn mehrere steuerbare Laufachsen vorgesehen sind, wobei die zugeordneten
hydrostatischen Zylinder, die zur Bildung der hydrostatischen Informationen dienen,
nicht mehr an den linken oder rechten Hebelarm des Hebels angeschlossen werden können,
besteht die Möglichkeit, die hydrostatischen Zylinder unter einem Winkel anzuordnen,
wobei jedoch die Bedingung erfüllt werden muss, dass der Winkel zwischen der Achse
eines hydrostatischen Zylinders und dem Hebelarm bei einem Winkel von von 0° den
Wert von 900 haben muss. Auf diese Weise wird in den meisten Fällen genügend Raum
gewonnen, um die benötigte Anzahl von hydraulischen Zylindern im Kopf des Anhängewagens
eines Sattelschleppers anzuordnen.
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Die erfindungsgemässe Steuervorrichtung hat noch den Vorteil, dass
mit ihr eine Rickwärtsfahrt nicht schwieriger ist als mit ausschliesslich festen
Achsen des Anhängewagens.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform
erläutert, wobei die Erfindung auf diese jedoch
nicht beschränkt
ist. In der Zeichnung zeigt: Fig.1 einen Grundriss eines Sattelschleppers mit einem
Anhängewagen und einem Teil des Zugfahrzeuges sowie mit der erfiqdungsgemässen Steuervorrichtung,
Fig.2 ein Schema der Steuerungsgeometrie des Anhängewagens und des Zugfahrzeuges
Pig.3 den Teilschnitt eines Sattelschleppers mit >der erfindungsgemässen Steuervorrichtung
und Fig.4 ein Schema der Steuervorrichtung.
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In der Figur 1 ist ein Zugfahrzeug 1 dargestellt, das mit einem Anhängeagen
2 verbunden ist, von welchem das Chassis dargestellt ist. Das Zugfahrzeug ist mit
zwei starren Hinterachsen 3 versehen, während der Anhängewagen eine starre Hinterachse
4 und eine steuerbare Hinterachse 5 hat. Alle Achsen sind in diesem Fall mit Rädern
mit DopDelbereifung versehen.
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Zwischen dem Rahmen des Anhängewagens und der oberen Hälfte einer
Kupplungsplatte befindet sich ein Xugeldrehkranz 6 mit einer Achse 7. Die K'upplungsplatte
8 besteht aus zwei Teilen, einem oberen Teil, welcher durch den Kugeldrehkranz fest
mit dem Anhängewagen verbunden istBsowie einem unteren-Teil, der am Zugfahrzeug
befestigt ist. Zwischen dem unteren Teil er Kupplungsplatte 8 und dem Zugfahrzeag
befindet sich eine horizontale, senkrecht zur Längsachse des Zugfahrzeuges verlaufende
Schwenkachse 9, um welche sich das Zugfanrzeug gegenüber dem Anhängewagen bewegen
kann, wenn die Strassenoberfläche in der Längsrichtung nicht gerade ist Diese bekannte
Ausführungsforn
gewänrleistet gleichzeitig eine Verteilung der seitlichen Neigungsmomente auf die
Achsen des Anhängewagens und des Zugfahrzeuges. Die eigentliche Verbin>lr dung
des Zugfahrzeuges mit dem Anhängewagen erfolgt zwischen dem unteren und dem oberen
Teil der Kupplungsplatte in bekannter Weise mit der Hilfe eines-Schiebekeiles, wie
in der Figur 3 schematisch dargestellt ist. Der Steuerpunkt 11 ist am oberen Teil
der Kupplungsplatte 8 befestigt und folgt daher den Bewegungen des Zugfahrzeuges
und bewegt entsprechend den Steuerarm 12. Der Steuerarm 12 ist starr mit einem Hebel
15 verbunden, welcher mit der Hilfe eines Zapfens 16 drehbar am Chassis des Anhängewagens
gelagert ist. Der Zapfen 16 seinerseits ist an einem Querträger 17 des Chassis des
Anhänge-Wagens befestigt. Der Hebel 15 ist durch ein Kugelgelenk 18 mit der Kolbenstange
einer hydrostatischen Zylindervorrichtung 20 verbunden, die am Chassis durch ein
Kugelgelenk 19 befestigt ist. Der Hebel 15 ist mit gleichviel Kugelgelenken versehen,
wie hydrostatische Zylindervorrichtungen 20 vorgesehen sind.
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Jede hydrostatische Zylindervorrichtung 20 ist durch Leitungen 21
und 22 mit einem hydrostatischen Zylinder 23 verbunden, welcher der betreffenden
steuerbaren Achse zugeordnet ist. In gleicher Neise wirkt die hydrostatische Zylindervorrichtung
20' über Leitungen 21' und 22' auf den hydrostatischen Zylinder 23' der folgenden
Achse, wenn eine solche vorhanden ist. Jeder weiteren gesteuerten Achse ist ebenfalls
ein weiteres hydrostatisches System zugeordnet.
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Die Figur 3 zeigt den Schnitt II-II aus der Figur 1. Der Steuerpunkt
11, welcher am Zugfahrzeug befestigt ist und
daher dessen Bewegungen
folgt, ist in Wäl-zlagern 10 gelagert-und an seinem oberen Ende mit einem Kugelgelenk
13 versehen, in welchem eine axiale Führung 14 des Steuerarmes 12 gelagert ist.
Die axiale Fuhrung 14 kann ein Gleitlager oder ein Wälzlager, z.B. ein axiales Kugellager
enthalten. Die axiale Führung 14 ist an beiden Enden durch Dichtungen abgedichtet,
welche die Führung vor dem Eindringen von Verunreinigungen schützen und dadurch
ihre Beschädigung oder vorzeitige Abnützung verhindern. Der Steuerarm 12 muss zu
diesem Zweck eine glatte geschliffene Oberfläche aufweisen. Ein besonderer Schütz
des Steuerarmes 12 kann auch durch einen nicht dargestellten Balg erzielt werden.
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Die Figuren 2 und 4 zeigen die Geometrie der Steuervorrichtung.
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In der Figur 2 ist die Achse des Zugfahrzeuges mit TT und die Achse
des Anhängewagens mit 00 bezeichnet. Die Drehradien des Zugfahrzeuges und des Anhängewagens
bei einem gegenseitigen Winkel der beiden Teile G= 00, das heisst, wenn das Fahrzeug
geradeaus fährt, sind mit strichpunktierten Linien dargestellt und mit T0 und 0o
bezeichnet. Die beiden Radien sind in diesem Falle unendlich gross. Bei einem gegebenen
Winkel t wird ein Drehradius TKk des Zugfahrzeuges erhalten, welcher den Radius
0 in einem Punkt Md/ schneidet. Der Punkt M> ist'für den 0 Winkel oL/ der Drenpunkt,
um welchen sich das ganze Fahrzeug dreht. Die Entfernung der Drehradien T0 und 0
ist in der Figur 2 mit 1 bezeichnet, die Entfernung zwischen dem Radius 0o und der
ersten gesteuerten Achse 23 ist mit p--bezeichnet
und die Entfernung
der zweiten gesteuerten Achse 23 vom Drehradius 0o mit q. Wenn die hinterste gesteuerte
Achse ihren maximalen Radausschlag aufweist, hat der Winkell zwischen dem Zugfahrzeug
und dem Anhängewagen einen Werto; kr Dieser Wert soll im Bereich von 300 und 500
liegen, somit eine Gasse aufweisen, wie sie regelmässig im normalen Strassenverkehr
vorkommt.
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In der Figur 4 ist die veränderliche Länge des Steuerarmes 12 mit
a bezeichnet. Der Winkel P max wird erhalten, wenn der Steuerarm 12 tangential zum
Kreis verläuft, welchen der Steuerpunkt 11 bei seiner Bewegung um die Drehachse
7, beschreibt.
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Der Radius dieses Kreises ist mit b bezeichnet. Die Hebelarme r und
s des Hebels 15 können an die Entfernungen p und q aus der Figur 2 angepasst werden,
so dass bei einer Verwendung von gleichen hydrostatischen Elementen in den Systemen
der Ausschlag der Räder der steuerbaren Achsen an die Entfernung angepasst ist,
um welche sich die Achsen 23 hinter dem Radius 0o befinden. Wenn der Radius b veränderlich
gemacht wird, entweder allein oder zusammen mit einer Einstellbarkeit der Entfernung
des Drenzanfens 16 des Hebels 15 von der Drehachse 7'list es möglich, das Uebersetzungsverhältnis
im hydrostatischen System zwischen den Zylindern 20 und 23 zu verändern und damit
den Winkel kr an die Länge 1 anzupassen.
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Wenn der Anhängewagen mit mehr als einer steuerbaren Achse versehen
ist, können die Achsen jede mit einem besonderen geschlossenen hydrostatischen System
versehen sein. Dazu wird eine gleiche Anzahl von Zylindern 2O,2O',2O" usw. vorgesehen,
wieviel
Achsen vorhanden sind. Bei einem Winkel von α= 0 müssen die hydrostatischen
Zylinder 20, 20' usw.
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senkrecht zum zugeordneten Hebelarm des Hebels 15 stehen, damit der
Radausschlag bei Linkskurven und bei Rechtskurven gleich ist (Figur 4).