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Einrichtung zum Lenken von Vollkettenfahrzeugen mit Überlagerungslenkgetrieben
Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Lenken von Vollkettenfahrzeugen
mit überlagerungslenkgetrieben, bei denen die verschiedenen Kurvenradien durch Einschalten
der entsprechenden Stufe des Lenkgetriebes erreicht werden.
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Das Ziel der Erfindung besteht darin, die Lenkeigenschaften von Fahrzeugen
mit überlagerungslenkgetrieben zu verbessern.
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Zur Kurvenfahrt eines Vollkettenfahrzeugs ist erforderlich, die Gleisketten
mit verschiedenen Geschwindigkeiten laufen zu lassen. Dies kann in bekannter Weise
mit verschiedenen Lenksystemen erreicht werden.
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Bei der bekannten Bremslenkung eines Vollkettenfahrzeugs führt der
Antrieb vom Antriebsmotor z. B. über ein sperrbares Differentialgetriebe zu den
Gleisketten-Antriebsrädern, von denen jedes mit einer Lenkbremse versehen ist. Zu
einer Geradeausfahrt, die dem Kurvenradius »unendlich« entspricht, ist das Differentialgetriebe
gesperrt und sind beide Bremsen geöffnet. Wird zu einer Drehung des Fahrzeugs die
Differentialgetriebesperre gelöst und eine von den beiden Lenkbremsen geschlossen,
so daß die entsprechende Gleiskette festgebremst ist, so führt das Fahrzeug eine
Drehung um diese Gleiskette aus. Der Kurvenradius, zugleich der kleinstmögliche,
ist hierbei gleich er Spurweite des Fahrzeugs. Das Schließen der jeweiligen Lenkbremse
wird zweckmäßig von der Bewegung des Lenkrades, eines Lenkknüppels oder eines Pedals
gesteuert.
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Zu einer Kurvenfahrt mit einem Kurvenradius größer als der Spurweite
besteht die eine Möglichkeit, die Lenkbremse auf der inneren Seite der Kurve nicht
völlig zu schließen, sondern schleifen zu lassen. Daraus ergibt sich als fahrtechnisch
bedeutungsvoller Nachteil, daß der entstehende Kurvenradius nicht durch geometrische
Verhältnisse innerhalb irgendwelcher Getriebe definiert ist, sondern in im voraus
unbestimmter Größe nur durch die Reibungsverhältnisse in der Lenkbrernse und der
Gleisketten auf dem Boden entsteht. Ein weiterer Nachteil hierbei ist, daß die Lenkbremsen
für die hohe Wärmeleistung während des Schleifbetriebes bemessen werden müssen.
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Beim Antrieb eines Vollkettenfahrzeugs mit einem den Fahrantrieb überlagernden
Lenkgetriebe führt der Fahrantrieb vom Antriebsmotor über ein Fahrantriebs-Gangwechselgetriebe
und je ein überlagerungs-Planetengetriebe für jede Antriebsseite zu den Gleisketten-Antriebsrädern.
Der Lenkantrieb zu einer Kurvenfahrt führt hierbei, vom Antriebsmotor abzweigend,
über ein Lenkgetriebe und eine Drehrichtungs-Umkehreinrichtung zu einer geteilten
sogenannten Nullwelle und von ihr ebenfalls zu den beiden über1agerungs-Planetengetrieben
für jede Antriebsseite, in denen durch die Überlagerung des Fahrantriebs mit dem
Lenkantrieb eine an den Gleisketten entgegengesetzt gerichtete Zusatzbewegung eingeleitet
wird.
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Bei dieser überlagerungslenkung ist der Kurvenradius nur von den Übersetzungsverhältnissen
ian Fahrgetriebe und Lenkgetriebe abhängig. Sind beide Getriebe als Stufengetriebe
ausgebildet, so ergeben sich ganz bestimmte gestufte Kurvenradien, was als Mehrradicnlenkung
bezeichnet wird. Bei den vielfach ausgeführten Ein- und Mehrradianlenkungen wird
der Lenkantrieb durch Schließen von Kupplungen über ein ein- oder mehrstufiges Wendegetriebe
eingeleitet. Die Bezeichnung Ein- oder Mehrradienlenkung richtet sich üblicherweise
nur nach der Stufenzahl des Lenkgetriebes.
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Ist eines der beiden Getriebe, konstruktiv vornehmlich das Lenkgetriebe,
als .stufenloses Getriebe ausgebildet, so kann unter Einsschaltung des Fahrantriebs
innerhalb eines durch die Größt- und Kleinstübersetzungen der beiden Getriebe bestimmten
Radiusbereichs jeder Kurvenradius gefahren werden, was als stufenlose Lenkung bezeichnet
wird. Diese stufenlose Lenkung kann jedoch nur mit einem relativ großen und teuren
Bauaufwand durch hydrostatische Zwischenglieder zum Antrieb der Nullwelle verwirklicht
werden.
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Bei der Bremslenkung und besonders bei den Ein-und Mehrradienlenkungen
kann außer den bestimmten Kurvenradien, die sieh bei festgeschlossenen Kupplungen
aus den genannten Verhältnissen ergeben, auch jede größere Kurve gefahren werden
durch in gewissen Zeitabständen erfolgende, nur kurzzeitige,
aber
jeweils vollkommene Betätigung der Lenkung. Die hierdurch entstehende Fahrfigur
setzt sich aus geraden Strecken und Bogenstücken mit dem durch die übersetzungsverhältnisse
im Fahr- und Lenkantrieb gegebenen Kleinstradius zusammen, so daß die zu fahrende
Sollkurve näherungsweise erreicht wird. Der Radius der Ersatzkurve ist jetzt genau
bestimmt durch das Verhältnis der Zeit der Bogenfahrt zur Zeit der Geradeausfahrt.
Die impulsartige volle Betätigung der Lenkung zu jeder der periodisch folgenden
Bogenfahrtstrecken wird erreicht durch jeweils einen Ausschlag des Lenkrades oder
Lenkknüppels in Kurvenrichtung oder Betätigung eines entsprechenden Pedals. Diese
Art der Durchsteuerung einer Kurve aber ist nicht nur für den Fahrer des Fahrzeugs,
der auch den übrigen Verkehrsablauf zu beachten hat, sehr anstrengend, sondern bei
höheren Fahrgeschwindigkeiten nicht mehr möglich, da die erforderlichen Lenkungsbetätigungsimpulse
für eine bestimmte zu fahrende Kurve in ihrer Dauer und ihrem Abstand von Hand nicht
mehr mit Sicherheit gegeben werden können.
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Es ist bereits bekannt, bei einer Bremslenkung den Fahrzeugführer
von der von Hand vorzunehmenden Bemessung und Abgabe der Lenkungsbetätigungsimpulse
dadurch zu entlasten, daß die Betätigung der Kupplungen und Bremsen durch einen
dauernd laufenden automatischen Impulsgeber periodisch gesteuert wird und das Verhältnis
der Zeit, während der die Lenkung eingeschaltet ist, zur Zeit, während der die Lenkung
ausgeschaltet ist, bzw. das Verhältnis der Zeit, während der die Lenkung eingeschaltet
ist, zur Zeit der gesamten Impulsperiode in Abhängigkeit vom Lenkradeinschlag, Lenkknüppelausschlag
oder Pedalausschlag gesteuert wird.
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In der Mittelstellung des Lenkrades od. dgl. wird dabei der Impulsgeber
so beeinflußt, daß die Zeit während der die Lenkung eingeschaltet ist, Null ist.
Das Fahrzeug fährt demzufolge geradeaus.
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Bei einem kleinen Einschlagwinkel des Lenkrades wird der Impulsgeber
so gesteuert, daß er nur kurze Zeit dauernde Impulse abgibt, während derer die Lenkung
eingeschaltet ist. Das Fahrzeug durchfährt hierbei gerade Strecken und kurze Bogenstücke,
wodurch der Ersatzradius verhältnismäßig groß ist.
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Bei einem größeren Einschlagwinkel des Lenkrades wird der Impulsgeber
so gesteuert, daß er langdauernde Impulse abgibt, während derer die Lenkung eingeschaltet
ist. Das Fahrzeug durchfährt jetzt gerade Strecken und lange Bogenstücke, was einen
kleinen Ersatzradius ergibt.
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Beim Volleinschlag des Lenkrades wird der Impulsgeber so gesteuert,
daß die Zeit, während der die Lenkung eingeschaltet ist, gleich der Periodendauer
der Impulsfolge ist. Damit ist die Lenkung dauernd eingeschaltet, und das Fahrzeug
durchfährt jetzt den kleinsten Kurvenradius.
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Diese Lenkung, als Bremsimpulslenkung bezeichnet, gestattet somit
nicht nur die Erreichung eines durch den Einschlagwinkel des Lenkrades im voraus
definierten Kurvenradius, sondern entlastet den Fahrer vollkommen von der zeitlichen
Bemessung und Abgabe der Impulse von Hand, wodurch die Anwendung dieser Art der
Kurvensteuerung nicht mehr durch die Fahrgeschwindigkeit begrenzt ist. Durch die
automatische Erzeugung der Impulse sind diese periodisch und völlig gleich, wodurch
in guter Annäherung ein Kreisbogen durchfahren wird. Da bei der Bremslenkung aber
grundsätzlich der Kleinstkurvenradius gleich der Spurweite des Fahrzeugs ist, genügt
sie auch bei der Impulssteuerung nicht allen Anforderungen, die an Lenkgetriebe
für Vollkettenfahrzeuge gestellt werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die für die Bremslenkung
bekannte Impulssteuerung auch für überlagerungslenkgetriebe anwendbar zu machen
und eine Einrichtung zur Durchführung dieser Steuerung und überwindung hierbei auftretender
Schwierigkeiten zu schaffen.
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Das Wesen der erfindungsgemäßen überlagerungsimpulslenkung besteht
darin, daß, wie bei der Bremslenkung bereits bekannt, die Lenkeinrichtung zum Zerlegen
einer Soll-Kurve in gerade und bogenförmige Teilstücke durch einen dauernd laufenden
automatischen Impulsgeber bei Betätigung des Lenkorgans periodisch so gesteuert
wird, daß das Verhältnis der Zeit, während der der Lenkantrieb eingeschaltet ist,
zur Zeit der gesamten Impulsperiode in Abhängigkeit von der Verstellgröße des Lenkorgans
gesteuert wird, und weiter bei einer Zweiradienlenkung der Impulsgeber so gesteuert
wird, daß auf einem ersten Teil des Lenkradeinschlags die Impuls-Steuerung wie bekannt
durchgeführt wird, bis am Ende dieses ersten Teils des Lenkradeinschlags der zur
ersten Stufe des Lenkgetriebes gehörende kleinste Kurvenradius erreicht ist, und
sodann beim Beginn des zweiten Teils des Lenkradeinschlags das Lenkgetriebe auf
die zweite Stufe geschaltet und gleichzeitig die Steuerung des Zeitverhältnisses
des Impulsgebers so vorgenommen wird, daß der beim Beginn dieses zweiten Teils des
Lenkradeinschlags entstehende Kurvenradius dem Kleinstkurvenradius der ersten Stufe
entspricht.
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Wird herbei das Lenkrad voll eingeschlagen, so wird der Impulsgeber
so gesteuert, daß die Zeit, während der der Lenkantrieb eingeschaltet ist, gleich
der Periodendauer der Impulsfolge ist. Damit ist der Lenkantrieb dauernd eingeschaltet,
und das Fahrzeug durchfährt jetzt bei eingeschaltetem Fahrantrieb seinen durch die
übersetzungsverhältnisse im Fahr-und Lenkantrieb bestimmten kleinsten Kurvenradius.
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Wird die Betätigung des Lenkrades bei ausgeschaltetem Fahrantrieb
vorgenommen, so ergibt sich ein entsprechend schnelles Wenden des Fahrzeugs auf
der Stelle um seine vertikale Mittelachse.
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Die erfindungsgemäße überlagerungsimpulslenkung gestattet somit nicht
nur das Wenden des Fahrzeugs auf der Stelle, sondern auch mit einfach gebauten sogenannten
Mehrradien- und insbesondere Einradienlenkungen das Durchfahren beliebiger Kurvenradien.
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Es hat sich gezeigt, daß die erfindungsgemäße überlagungsimpulslenkung
die den bisher bekannten überlagerungslenkungen anhaftenden Nachteile beseitigt
und die gestellten Anforderungen erfüllt, wodurch die Fahreigenschaften von Ein-
und Mehrradien-Überlagerungslenkungen wesentlich verbessert werden.
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Da bei einem Ein- oder Mehrradien-Überlagerungslenkgetriebe zu einer
stabilen Geradeausfahrt die Nullwelle festgebremst werden muß, wird die Betätigung
der Nullwellenbremse erfindungsgemäß in die Impulssteuerung mit einbezogen. Um stabile
Verhältnisse während des Umschaltens von Bogenfahrt auf Geradeausfahrt zu erhalten,
ist dabei gegebenenfalls nötig, daß sich die Betätigungszeiten für
den
Lenkantrieb und die Nullwellenbremse überschneiden.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen schematisch und beispielsweise
dargestellt, und es zeigen F i g. 1 a bis 1 d Diagramme Zeit-Lenkungsantrieb-Nullwellenbremsung
für verschiedene Zeitverhältnisse, F i g. 2 das Diagramm Zeitverhältnis - Kurvenersatzradius
und F i g. 3 eine schematische Darstellung eines Einradienüberlagerungslenkgetriebes
mit der erfindungsgemäßen Steuerung.
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Die F i g. 1 a bis 1 d zeigen Diagramme für verschiedene Zeitverhältnisse,
bei denen als Abszisse die Zeit und als Ordinate die Schaltstellung für den Lenkantrieb
und die Nullwellenbremsung dargestellt ist. Die Zeit tb ist die Zeit, während der
der Lenkantrieb eingeschaltet ist. Die Zeit T ist die Gesamtdauer der Impulsperiode.
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Im Diagramm 1 a, das zur Mittelstellung des Lenkrades gehört, wird
infolge der Impulsdauer tv = 0
der Lenkantrieb nicht eingeschaltet. Da das
Zeitverhältnis
ist, fährt das Fahrzeug geradeaus.
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Bei einer Ein- oder Mehrradien-Überlagerungslenkung ist aus dem schon
genannten Grund die Nullwellenbremse dauernd geschlossen.
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Im Diagramm 1 b, das zu dem kleinen Einschlagwinkel des Lenkrades
gehört, ist der Lenkantrieb nur während der Zeit tb eingeschaltet, das Zeitverhältnis
ist jetzt z. B. 0,187. Das Fahrzeug durchfährt während der Zeit tv einen Bogen mit
dem durch die Übersetzungsverhältnisse im Fahr- und Lenkantrieb bestimmten Kleinstradius.
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Im Diagramm 1 c, das zu einem größeren Einschlagwinkel des Lenkrades
gehört, ist das Zeitverhältnis
z. B. 0,48, zu dem ein nun kleinerer Kurvenradius gehört.
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Im Diagramm 1 d, das zu dem Volleinschlag des Lenkrades gehört, ist
der Lenkantrieb während der Gesamtzeitdauer T der Impulsperiode eingeschaltet, das
Zeitverhältnis
ist jetzt 1. Das Fahrzeug vollführt somit eine Kurve mit dem durch das übersetzungsverhältnis
im Fahr- und Lenkantrieb bestimmten Kleinstradius.
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Das Diagramm der F i g. 2 stellt die Abhängigkeit des Kurvenersatzradius
r, in Abhängigkeit vom Zeitverhältnis
dar. Aus ihm ist ersichtlich, daß beim Zeitverhältnis
der Kurvenersatzradius »unendlich« wird, das Fahrzeug also geradeaus fährt, beim
Zeitverhältnis
der durch die übersetzungsverhältnisse im Fahr- und Lenkantrieb bestimmte Kurvenkleinstradius
entsteht und durch die stufenlose Einstellbarkeit des Zeitverhältnisses jeder dazwischenliegende
Kurvenradius gefahren
werden kann.
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F i g. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Einradien-Überlagerungslenkgetriebes
mit der erfindungsgemäßen Impulssteuerung. Der Fahrantrieb führt hierbei vom Antriebsmotor
1 über ein zweistufiges Fahrantriebs-Gangwechselgetriebe 2, Zwischenräder 3 und
4 und je ein überlagerungs-Planetengetriebe 5 und 5' für jede Abtriebsseite zu den
Gleisketten-Antriebsrädern 6 und 6'. Der Lenkantrieb zu einer Kurvenfahrt führt
hierbei, vom Antriebsmotor 1 abzweigend, über ein Lenk-Wendegetriebe 7 zur Drehrichtungsumkehrung
mit den Lenkantriebskupplungen 8 und 8' zu einer geteilten sogenannten Nullwelle
9 und 9' und von ihr ebenfalls zu den beiden Überlagerungs-Planetengetrieben 5 und
5' für jede Abtriebsseite. Das Lenkrad 10 steuert in dargelegter Weise den Impulsgeber
11. Die Kupplungen 8 und 8' sind beispielsweise als hydraulisch betätigte Lamellenkupplungen
ausgebildet. Im Impulswandler 12 beeinflussen die vom Impulsgeber 11 abgegebenen
Impulse beispielsweise elektrisch gesteuerte Ventile, die den Druckölfiuß zur Betätigung
der Lenkantriebskupplungen 8 und 8' ermöglichen. In der gleichen Weise wird die
Nullwellenbremse 13 vom Impulsgeber 11 über den Impulswandler 12 betätigt.