DE4443786A1 - Lkw-Lenksystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lkw-Lenksystem, das den Wende­ kreis eines Fahrzeugs sowie Reifenabnutzung minimieren kann.

Bei Lkws, insbesondere bei Schwerlastern, bei denen eine schwere Ladung abzustützen ist, werden häufig zwei Hinter­ radachsen verwendet. Diese werden z. B. auf jeder Seite an einer fest montierten Blattfeder, die die beiden Achsen gleichzeitig trägt, und jeweils einer unabhängigen Blattfe­ der für jede der Achsen aufgehängt.

Jedoch besteht hierbei der Nachteil, daß die Adhäsionskraft zwischen den Reifen und dem Boden groß ist, wodurch der Wen­ dekreis sowie die Reifenabnutzung groß sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Lenksystem zu schaffen, das den Wendekreis eines Fahrzeugs sowie die Rei­ fenabnutzung minimieren kann.

Das erfindungsgemäße Lenksystem ist durch die Lehre von An­ spruch 1 gegeben. Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung ist durch die Lehre von Anspruch 2 gegeben.

Das erfindungsgemäße System zeichnet sich dadurch aus, daß jede von zwei Hinterachsen an jeder Seite an einer eigenen Blattfeder aufgehängt ist, mit einem die beiden Blattfedern auf jeder Seite miteinander verbindenden Steuerteil, das die Blattfedern voneinander wegdrücken kann. Dieses Wegdrücken erfolgt jeweils auf der Kurvenaußenseite, so daß die Hinter­ räder auf der Kurvenaußenseite einen größeren Abstand von­ einander einhalten als die auf der Kurveninnenseite. Diese voneinander wegdrückbaren Blattfedern bilden somit ein Lenk­ system.

Weitere Aufgaben und andere Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beige­ fügten Zeichnungen erkennbar.

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Hinterrad- Lenksystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Er­ findung;

Fig. 2 ist eine Seitenansicht des Systems von Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Ansicht, die ein Steuerungsbeispiel für ein Stellglied beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 4A ist eine Ansicht, die einen Lenkzustand beim Stand der Technik zeigt;

Fig. 4B ist eine Ansicht, die einen Lenkzustand bei Verwen­ dung des Systems gemäß Fig. 1 zeigt;

Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines Hinterrad-Lenksystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung und

Fig. 6 ist eine Ansicht, die ein Steuerungsbeispiel für ein Stellglied beim zweiten Ausführungsbeispiel zeigt.

Bei den im folgenden veranschaulichten Ausführungsbeispielen existiert auf der linken und der rechten Seite eines Fahr­ zeugs jeweils dasselbe Aufhängungs- und Lenksystem für die Hinterräder, so daß nur eine Seite beschrieben wird.

Die Bezugszahl 2 bezeichnet einen Seitenrahmen zum Abstützen eines Fahrzeugaufbaus. Dies kann eine (nicht dargestellte) Ladepritsche sein.

Unter dem Seitenrahmen 2 liegen eine vordere und eine hinte­ re Hinterradachse 4 bzw. 6, die von einer vorderen bzw. hin­ teren Blattfedergruppe 8 bzw. 10 gehalten werden. Diese Blattfedergruppen sind bogenförmig, und sie fangen Stöße auf, die vom Untergrund auf ein vorderes bzw. hinteres Hin­ terrad 12 bzw. 14 übertragen werden.

Das Vorderende der vorderen Federgruppe 8 ist über einen Stift 18 am Seitenrahmen 2 angebrachten Bock 16 befestigt, und das Hinterende der vorderen Federgruppe 8 ist über ein Verbindungsteil 22 an einem Steuerungsteil 20 befestigt.

Die vordere und die hintere Federgruppe 8 bzw. 10 sind je­ weils über wohlbekannte U-Bügel B mit der vorderen bzw. hin­ teren Achse 4 bzw. 6 verbunden.

Das Steuerungsteil 20 ist um einen Stift 26 drehbar an einem am Seitenrahmen 2 angebrachten Bock 24 befestigt. Es weist einen ersten, mit einem Stellglied 28 verbundenen Arm 30, einen zweiten, mit der Verbindung zur vorderen Blattfeder­ gruppe 8 verbundenen Arm 32 und einen mit der hinteren Blattfedergruppe 10 verbundenen Arm 34 auf. Der erste, zwei­ te und dritte Arm 30, 32 und 34 verfügen an ihren jeweiligen Verbindungsenden über Scharnierpunkte H1, H2 bzw. H3.

Wenn das Fahrzeug geradeaus fährt, wird das Steuerungsteil 20 so verstellt, daß der erste und dritte Arm 30 und 34 rechtwinklig zum Fahrzeugaufbau stehen. Dabei ist der obere Teil des Verbindungsteils 22, der die vordere Blattfeder­ gruppe 8 mit dem zweiten Arm 32 verbindet, nach vorne hin verschoben, wie aus Fig. 2 erkennbar. Diese Struktur verhin­ dert, daß die vordere Blattfedergruppe 8 beeinflußt wird, wenn sich das Steuerungsteil 20 in Uhrzeigerrichtung ver­ dreht. Das Hinterende der hinteren Blattfedergruppe 10 ist über einen Verbindungsbügel 36 mit dem Seitenrahmen 2 ver­ bunden, um die Verschiebung aufzufangen, wie sie auftritt, wenn diese hintere Blattfedergruppe 10 vom Steuerungsteil 20 eine Verstellkraft nach hinten erfährt.

Der Bock 24, an dem das Steuerungsteil 20 befestigt ist, weist einen hinteren, nach unten stehenden Teil 38 auf, an dem das andere Ende des Stellglieds 28 so befestigt ist, daß es waagrecht in Längsrichtung des Fahrzeugs zwischen dem er­ sten Arm 30 des Steuerungsteils 20 und dem genannten Ab­ schnitt 38 des Bocks 24 liegt. Wenn das Stellglied 28 ge­ streckt wird, verdreht es das Steuerungsteil 20 in Uhrzei­ gerrichtung. Um diese Bewegung auszuführen, verfügt das Stellglied 28 über eine mit einer elektronischen Steuerungs­ einheit ECU (siehe Fig. 3) verbundene Spule 42, die in einem Gehäuse 40 untergebracht ist. Ein Plunger 44 ist auf der linken Seite der Spule im Gehäuse 40 vorhanden und wird von einer Feder 46 elastisch abgestützt.

Der Aufbau des Stellglieds muß nicht auf die eben beschrie­ bene Struktur beschränkt sein, sondern bei diesem ersten Ausführungsbeispiel kann jede Struktur verwendet werden, die eine Verstellung mittels einer Magnetkraft bewirkt. Beim zweiten Ausführungsbeispiel wird die Verstellung hydraulisch bewirkt.

Wenn durch ein von der ECU übertragenes elektrisches Signal von der Spule eine Magnetkraft ausgeübt wird, bewegt sich der Plunger 44 nach rechts in den Figuren. Die ECU empfängt ein Signal von einem Fahrgeschwindigkeitssensor 48 und einem Lenksensor 50, und sie erregt die Spule 42, wenn die Fahrge­ schwindigkeit unter einer vorgegebenen Geschwindigkeit, z. B. unter 40 km/h liegt, und es sich um die Spule auf der Kurvenaußenseite des Fahrzeugs handelt.

Beim vorstehend beschriebenen Hinterrad-Lenksystem wird der Fahrzeugaufbau, wenn sich das Fahrzeug in einer Kurve befin­ det, auf der Innenseite der Kurve angehoben und auf der Außenseite der Kurve heruntergedrückt. Infolgedessen liegt der Fahrzeugaufbau auf der Außenseite der Kurve dichter an der Achse, während er auf der Innenseite weiter von der Ach­ se entfernt liegt. In diesem Zustand wird die vordere Blatt­ federgruppe 8 auf der Außenseite der Kurve ausgehend vom ge­ krümmten Zustand in einen flachen Zustand zusammengedrückt. Die durch die Änderung der Länge der vorderen Blattfeder­ gruppe 8 in horizontaler Richtung ausgeübte Kraft wird auf das Steuerungsteil 20 ausgeübt und verdreht dieses. Diese Verdrehung ist jedoch nur dann möglich, wenn das Stellglied ausgeschaltet ist. Wenn dagegen die Spule 42 eine magneti­ sche Kraft auf den Plunger 44 ausübt, hält das Stellglied 28 das Steuerungsteil 20 fest. D.h., daß dann, wenn das Stell­ glied 28 eingeschaltet ist, der Plunger 44 seine Position auf der rechten Seite beibehält, während im ausgeschalteten Zustand die Magnetkraft, die den Plunger nach rechts zieht, nicht mehr vorhanden ist.

Das Stellglied 28 ist dann immer abgeschaltet, wenn die Fahrgeschwindigkeit unter der genannten vorgegebenen Fahr­ geschwindigkeit, beim Beispiel also unter 40 km/h, ist.

Demgemäß steuert die ECU das Stellglied 28 bei geringer Fahrgeschwindigkeit so an, daß es ausgeschaltet ist. Dann verschiebt die Expansionskraft der vorderen Blattfedergruppe 8 den zweiten Arm 32 in solcher Weise, daß sich das Steue­ rungsteil 20 in Uhrzeigerrichtung um den Stift 26, in der Blickrichtung gemäß Fig. 2, verdreht. Demgemäß wird das mit dem zweiten Arm 32 verbundene Verbindungsteil 22 durch die­ sen zweiten Arm 32 hochgezogen. Da jedoch das untere Ende des Verbindungsteils 22 zunächst nach rechts versetzt ist und das obere Ende derselben nach links versetzt ist, steht das Verbindungsteil 22 schließlich senkrecht, wenn der zwei­ te Arm 32 das Verbindungsteil 22 nach oben zieht.

Demgemäß verstellt sich die vordere Blattfedergruppe 8 nicht, jedoch erfährt die mit dem dritten Arm 34 verbundene hintere Blattfedergruppe 10 eine Kraft nach hinten. Dadurch wird dieses hintere Blattfedergruppe 10 nach hinten verscho­ ben und mit ihr auch die hintere Hinterradachse 6, die über den U-Bügel B mit der hinteren Blattfedergruppe 10 verbunden ist.

Dieser Vorgang wird durch die Steuerungseinrichtung auf der Außenseite einer Kurve bewerkstelligt. Demgemäß bewegt sich, wie es in Fig. 4B dargestellt ist, die hintere Hinterrad­ achse 6 auf der Außenseite der Kurve nach hinten, so daß sie dort einen größeren Abstand zur vorderen Hinterradachse 4 einnimmt als auf der Kurveninnenseite.

In einer Linkskurve sind demgemäß die Vorderräder S, wie in Fig. 4B dargestellt, nach links eingeschlagen; die vordere Hinterradachse 4 steht parallel zur Vorderradachse F; gleichzeitig ist die hintere Hinterradachse 6 gegenüber der vorderen Hinterradachse 4 so verdreht, daß der Abstand zwi­ schen diesen beiden Hinterradachsen auf der Kurvenaußenseite größer als auf der Kurveninnenseite ist.

Fig. 4A zeigt demgegenüber den Zustand der Achsen bei einem herkömmlichen Lkw. Hier sind alle Achsen zueinander paral­ lel; nur die Vorderräder sind nach links eingeschlagen.

Da beim erfindungsgemäßen System die Hinterradachsen eine Lenkbewegung ausführen, wenn das Fahrzeug eine Kurve durch­ fährt, ist die Adhäsionskraft zwischen den Rädern und dem Untergrund verringert, was die Radabnutzung herabsetzt. Außerdem kann der Wendekreis verkleinert werden.

Beim in Fig. 5 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hinterrad-Lenksystems sind dieselben Elemente wie beim ersten Ausführungsbeispiel mit denselben Bezugszahlen gekennzeichnet.

Bei diesem System ist das Vorderende der vorderen Blattfe­ dergruppe 8 über einen Verbindungsbügel 51 mit dem Seiten­ rahmen 2 verbunden, und die vordere Hinterradachse 4 ist mit der Unterseite der vorderen Blattfedergruppe 8 über einen U-Bügel B verbunden. Das Hinterende der vorderen Blattfeder­ gruppe 8 ist direkt mit dem Steuerungsteil 20 verbunden.

Das Steuerungsteil 20 weist wiederum einen mit dem Stell­ glied 28 verbundenen ersten Arm 30, einen mit der vorderen Blattfedergruppe 8 verbundenen zweiten Arm 32 und einen mit der hinteren Blattfedergruppe 10 verbundenen dritten Arm 34 auf. Dabei sind die Verbindungen zum Stellglied und zur hin­ teren Blattfedergruppe gleich ausgebildet wie beim ersten Ausführungsbeispiel, während die Verbindung zur vorderen Blattfedergruppe eine unmittelbare, also keine über ein Ver­ bindungsteil, ist.

Das Stellglied 28 weist einen Zylinder 52 mit zwei Stutzen P1 und P2 sowie einen innerhalb des Zylinders 52 liegenden Kolben 54 auf, der mit dem Steuerungsteil 20 verbunden ist.

Der Zylinder 52 wird durch ein Signal von der ECU, die die genannten Signale vom Fahrgeschwindigkeitssensor 48 und vom Lenksensor 50 empfängt, nach vorne oder hinten verstellt. Dieser Betrieb wird durch Änderung der Strömungsrichtung eines Hydraulikfluids durch Beeinflussen des Hydraulikdrucks erzielt. Die Strömungsrichtung wird durch ein von der ECU angesteuertes Richtungsumsteuerventil 56 geändert (siehe Fig. 6). Dabei führt dieses Ventil entweder dem Stutzen P1 oder dem Stutzen P2 Hydraulikfluid unter Druck zu.

Da bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel die vordere Blatt­ federgruppe 8 flach ist, während sie beim ersten Ausfüh­ rungsbeispiel gekrümmt ist, kann keine Eigensteuerung auf­ grund der Elastizitätskraft der vorderen Blattfedergruppe erzielt werden.

Demgemäß wird beim zweiten Ausführungsbeispiel das Steue­ rungsteil 20 mittels des Stellglieds 28 verstellt. Wenn der von einer Ölpumpe 58 erzeugte Hydraulikdruck gesteuert durch das Richtungsumsteuerventil 56 in den linken Stutzen P1 fließt, wird der Kolben 54 nach rechts verstellt, wodurch das Steuerungsteil in seine Ausgangsstellung verdreht wird. Wenn dagegen Hydraulikfluid in den rechten Stutzen P2 ge­ pumpt wird, wird der Kolben 54 nach links verstellt, um das Steuerungsteil zu verdrehen, um dadurch die beim ersten Aus­ führungsbeispiel beschriebene Lenkbewegung zu erzielen.

Claims (9)

1. Fahrzeuglenksystem mit:

• - einem Seitenrahmen (2);
• - einer vorderen Federungseinrichtung (8), die eine vordere Hinterradachse (4) unter dem Seitenrahmen abstützt und deren vorderes Ende mit dem Seitenrahmen verbunden ist; und
• - einer zweiten Federungseinrichtung (10), die eine hintere Hinterradachse (6) unter dem Seitenrahmen abstützt und deren Hinterende am Seitenrahmen befestigt ist;
  gekennzeichnet durch
• - eine Lenksteuerungseinrichtung (20, 28) zum Einstellen des Abstands zwischen der vorderen und der hinteren Hinterrad­ achse abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs in solcher Weise, daß dann, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt, die vordere Hinterradachse von der hinteren Hinterradachse auf der Kurvenaußenseite des Fahrzeugs weiter entfernt ist als auf der Kurveninnenseite, wobei die Lenksteuerungseinrich­ tung das erste und das zweite Federungsteil miteinander ver­ bindet.

2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lenksteuerungssystem folgendes aufweist:

• - ein Steuerungsteil (20), mit dem das Hinterende des vorde­ ren Federungsteils (8) sowie das Vorderende des hinteren Fe­ derungsteils (10) verbunden sind, um Expansionskräfte aufzu­ nehmen, wie sie von diesen Federungsteilen ausgeübt werden, wenn der Fahrzeugaufbau bei Kurvenfahrt auf der Kurvenaußen­ seite nach unten gedrückt wird, welches Steuerungsteil an einem am Seitenrahmen (2) angebrachten Bock (24) befestigt ist;
• - einem Stellglied (28) zum Steuern der Verdrehung des Steuerungsteils abhängig vom Fahrzustand des Fahrzeugs und
• - einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU), die ein Si­ gnal von einem Fahrgeschwindigkeitssensor (48) und einem Lenksensor (50) erfährt, um ein elektrisches Signal zum wahlweisen Betreiben des Stellglieds in solcher Weise auszu­ geben, daß die genannte Verstellung der Hinterradachsen er­ zielt wird.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied eine Spule (42) enthält, die einen Plunger (44) anzieht, wenn sie das elektrische Signal empfängt.

4. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (28) ein doppelt wirkender Zylinder mit zwei Hy­ draulikstutzen (P1, P2) ist.

5. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Federungsteil (8) über der vorderen Hinterradachse (4) angeordnet ist.

6. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderende des vorderen Federungs­ teils (8) unter der vorderen Hinterradachse (4) angeordnet ist.

7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorderende des vorderen Federungsteils (8) über einen Ver­ bindungsbügel (51) mit dem Seitenrahmen (2) verbunden ist.

8. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der ersten und zweiten Federungsein­ richtung (8, 10) mindestens eine aus einer Blattfedergruppe besteht.

9. System nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrehung des Steuerungsteils (20) freigegeben wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit eine vorgege­ bene Fahrgeschwindigkeitsschwelle, z. B. 40 km/h, unter­ schreitet.