(57)【要約】本発明は、商用車の、特に土木作業を特に起伏のある土地において実施する車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法及び装置に関する。本発明によれば、キャンバ角は、自動的に少なくとも１つの走行パラメータに依存して設定される。このため、例えば、アクスル揺動角、ステアリング切れ角、フロントアクスルの車輪に対するサイドフォース、及び建設機械の絶対的な傾斜のような走行パラメータはセンサによって検出され、その出力信号は、電子制御ユニットに入力パラメータとして供給される。電子制御ユニットの調整信号に依存して、キャンバ角は、キャンバシリンダ及びホイールピボットユニットによって自動的に所定のコントロールプランに応じて設定される。自動的なホイールキャンバ調整以外に、キャンバシリンダは、更に手動でも操作可能に形成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともキャンバロッド、アクスルブラケット、キャンバシリンダ及びホイールピボットユニットから成り、キャンバシリンダが、直接ホイールピボットユニットに枢着されている、複合アクスルによる商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための装置において、
キャンバシリンダ（４）に対して作用結合をした、少なくとも１つのセンサ（６）を有する電子制御ユニット（９）とこの制御ユニットと連結されたアクチュエータ（８）とが設けられており、キャンバシリンダが、１つのアクスルの両輪に対して同じ値のキャンバ角が少なくとも１つの走行パラメータに依存して複合アクスルによって自動的かつ同時に設定可能であるように出入り可能に形成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
ホイールキャンバ調整が、更に手動でも設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の商用車のホイールキャンバ調整をするための装置。
【請求項３】
センサ（６）として、路面に対して相対的なキャンバ角のためのセンサ（６．１）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
センサ（６）として、ステアリング切れ角のためのセンサ（６．２）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
センサ（６）として、サイドフォースのためのセンサ（６．３）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
センサ（６）として、アクスル揺動角のためのセンサ（６．４）が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【請求項７】
センサ（６）として、絶対的な傾斜角としてのキャンバ角のためのセンサ（６．５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の装置。
【請求項８】
キャンバシリンダ（４）と作用結合しているアクチュエータが、補助エネルギーを使用する弁又は補助エネルギーを使用しない弁として形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の装置。
【請求項９】
キャンバロッド、アクスルブラケット、キャンバシリンダ及びホイールピボットユニットを使用した、複合アクスルによる商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法において、
１つのアクスルの両輪に対して同じ値のキャンバ角が、揺動するフロントアクスルの位置に依存せずに、及び／又はステアリング切れ角に依存して、及び／又は分担サイドフォースに依存して、及び／又は絶対的な傾斜角に依存してコントロールされることを特徴とする商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法。
【請求項１０】
１つのアクスルの両輪に対して同じ値のキャンバ角が、アクスル揺動角に依存せずに一定に保持されることを特徴とする商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法。
【請求項１１】
１つのアクスルの両輪に対して同じ値のキャンバ角が、ステアリング切れ角に依存して「スライドする」ように調整可能に制御されることを特徴とする商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法。
【請求項１２】
１つのアクスルの両輪に対して同じ値のキャンバ角が、フロントアクスルに対する分担サイドフォースに依存して制御され、その際、先ず、作用するサイドフォースから平均サイドフォースが算定され、その後、ホイールキャンバ角が、「スライドする」ように調整可能に制御されることを特徴とする商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法。
【請求項１３】
電子制御ユニット（９）に対してセンサ（６）の複数のユニット信号を同時に供給することによって、所望の冗長性が得られることを特徴とする商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用車の、特に土木作業を特に起伏のある土地において実施する車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
建設機械において、特にグレーダーにおいて高い走行速度及び生産性並びに一層の快適さを求める傾向によって、走行安定性に寄与する走行装置の運動学は、負荷が走行方向に対して横方向に作用する負荷変動、カーブの走行及び土木作業において更なる開発の注目を浴びている。
【０００３】
グラーダーにおける走行装置は、特にホイールベース、トレッド幅、トーインとキャンバの比、及び別の顕著な特性値によって特徴付けられている。
【０００４】
ネガティブキャンバが走行方向に対して横に作用する伝達可能な力をキャンバによって得られる力分だけ増大させるので、キャンバもしくは路面の垂線に対するホイール面の相対的な傾斜には、進行方向の保持及び操舵の際に特別な意義がある。キャンバは、更に、建設機械のステアリングサークル（Lenkkreis）及びタイヤの摩耗を低減する場合、並びに土地の形状が変動する場合のフロントアクスルの揺動に応じてフロントアクスルを整向する場合に意義を有する。
【０００５】
乗用車のための電子的な自動的なキャンバ調整の可能性は、特許文献１から公知であり、この場合、調整装置のタイロッド並びにホイールガイドアームは、車両の長手方向に延在する水平なアクスルを中心としてホイールキャリヤに玉軸受されたロッカーアームによって旋回可能に支承されている。従って、生じる縦方向力を別々に吸収することができる。利点は、特に高い速度でカーブの走行及び直進をする場合に、バネのたわみによる最小のホイール位置の変化によってタイヤの空気圧が低くても走行することができ、これが、明らかに快適さを向上させる点にある。
【０００６】
従って、商用車に対する、特に車輪付きの建設機械に対するこの発明の転用は、乗用車のアクスルの構造上の特徴が建設機械のためのフロントアクスルの構造上の特徴とは著しくかつ種類に関してこれに結び付いた課題の提起によって異なっているので初めから問題にならない。
【０００７】
商用車における、特にグラーダーにおけるキャンバ調整は、通常は揺動するフロントアクスルに固定されたキャンバシリンダを介して実現され、このキャンバシリンダは、その出入りによってホイールピボットユニットを整向する。キャンバ角の調整は、これまでは手動で行なわれていた。
【０００８】
この構造において欠点であるのは、フロントアクスル及びキャンバシリンダが直接互いに結合されているので、フロントアクスルの揺動角に依存してキャンバ角も狂うことである。特に溝へのフロントアクスルのトラッキングにより、又は傾斜地で作業する場合に、キャンバ角の手動調整は必要である。
【０００９】
全てのこのような場合で、建設機械の前記のトラッキングにより、ホイールキャンバは、このホイールキャンバに付属する液圧の機能を運転者が操作することによって、再び位置を変えなければならないので、当初の作業行程に建設機械の走行特性にとって不利なキャンバ角が戻されることがある。これに関する原因として、手動のキャンバ調整及び作業機器の機能調整を運転者が同時に実現することはできないという事実が挙げられる。
【特許文献１】独国特許出願公開第４０  ２０  ５４７１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、商用車のためのキャンバ調整を変動する土地の形状に依存して自動的に実現し、負荷が高い状況にある運転手を自動作用によって解放し、そして最適な又は運転者によって設定された前輪のキャンバ角を連続的に保証することができるようにすることである。
【００１１】
更に、この自動的なホイールキャンバ調整によって、建設機械のステアリングサークルを低減し、これにより、運転者に車両に特有な２次的な課題を負荷しないで、建設機械の操舵特性を改善すべきである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題は、特許請求項１によるホイールキャンバ調整をするための装置の特徴及び特許請求項９〜１３によるホイールキャンバ調整をするための方法の特徴によって解決される。更なる有利な形成は、説明及び図面に包含されており、付属する下位の請求項の対象である。
【００１３】
本発明によれば、キャンバ角は、キャンバシリンダ及びホイールピボットユニットによって自動的に、例えば、アクスル揺動角、ステアリング切れ角、フロントアクスルの車輪に対するサイドフォース、及び水平に整向された路面に対する建設機械の絶対的な傾斜のような走行パラメータの少なくとも１つに依存して設定される。この場合、出入り可能なキャンバシリンダのコントロールもしくは制御は、電子制御ユニットによって実現される。これに対して選択的に、キャンバシリンダの調整は、更に手動でも行なうことができる。
【００１４】
キャンバシリンダの調整が、必然的に閉じたコントロール回路もしくはコントロール部によって特徴付けられているので、以下では、キャンバシリンダの自動調整をするための制御の概念も使用される。
【００１５】
キャンバシリンダは、アクチュエータと作用結合しており、このアクチュエータは、電気及び／又は気圧及び／又は液圧の補助エネルギーによって、キャンバシリンダを一定の時間内で所定の方法で移動させ、場合によっては一定の精度で位置決めする。この場合、このアクチュエータは、好ましくは弁として形成されている。
【００１６】
走行パラメータは、有利な方法でセンサによって検出され、これらのセンサの出力信号は、電子制御ユニットに入力パラメータとして供給される。これらのセンサは、車両のフロント領域においては、特に揺動するフロントアクスル、車両フレーム、キャンバシリンダ、又はホイールピボットユニットに配設されている。グラーダーにおけるロールの力学が、車両フレームと強固に結合された、しかしながら詳細には説明されてないリヤアクスルによって中継されるので、設定によって前輪のキャンバ調整だけが行なわれる。
【００１７】
傾斜角を検出するためのセンサの局所的な配設に依存して、本発明の課題を解決するために、場合によってはアクスル揺動角を検出する別のセンサが必要とされる。この必要は、傾斜角を検出するためのセンサが、ホイールピボットユニットではなく車両フレームに固定されている場合に生じる。
【００１８】
全てのセンサの信号は、補助値として電子制御ユニットに供給され、この場合、コントロールすべき値は、キャンバ角である。
【００１９】
センサは、調整装置、信号ライン、及び電子制御ユニット以外にはコントロール回路の構成要素である。センサは、行程もしくは角度又は力又はその差を測定し、これらの情報を電気的なユニット信号に変換する。調整装置は、電気的に制御可能な弁をアクチュエータとして、並びにキャンバシリンダを、そしてホイールピボットユニットを調整成分として有する。
【００２０】
電子制御ユニットは、それぞれの検出可能な走行パラメータもしくはセンサの信号のために独立した伝送機能を備える。従って、個々の走行パラメータは、キャンバ角を調整するために様々に重み付けすることができる。それぞれの個々に検出可能な走行パラメータのそれぞれの信号変化の根本には一定の伝送機能があるので、これらの走行パラメータは、外乱値としてではなく補助値として電子コントロール部に流入する。
【００２１】
本発明による構造の特別な利点は、キャンバ角の設定が自動的に行なわれ、これが、一方で、走行の各時点でキャンバ角を一定又は基準値の範囲内で最適に設定することを、他方で、ほとんど熟練していない運転者を車両に特有の２次的な課題から解放することもできることを結果として伴う点にある。この解放によって、運転者は、操作機能に、即ち建設機械自身又は付属する作業機器の機能調整に集中することができるということが保証されている。
【００２２】
本発明の別の利点として、キャンバ角調整が自動化されてない建設機械に比べてタイヤの摩耗が少ないことが、そして建設機械の旋回半径が小さいことが挙げられる。
【００２３】
センサは、建設機械の機械的負荷と温度負荷が高くても自動的なホイールキャンバ調整をするために必要な情報を提供するために、非常に頑丈に構成押されている。
【００２４】
本発明の好ましい形成にあっては、キャンバ調整の根本に一定値コントロールがある。この場合、キャンバ角の基準値は、建設機械の運転者又は車両自身によって許容可能な限度の枠内で設定され、フロントアクスルの揺動角に依存して電子制御ユニットによって連続的にコントロールされる。
【００２５】
従って、変動する土地の形状に、これによりアクスル揺動角に依存せずに、キャンバ角は一定に保持される。フロントアクスルの揺動角の検出は、本発明によれば、車両フレームに対するフロントアクスルの角度を間接的又は直接的に設定するセンサによって実現される。これに対して選択的に、このコントロールプランは、センサが水平に整向された路面に対するホイールピボットユニットの絶対的な傾斜角を検出することによって実現することができる。この場合、路面の傾斜角は、最適なキャンバ角を考慮して引き合いに出すことができる。これらの測定値の処理は、本発明によれば電子制御ユニットにおいて行なわれる。
【００２６】
本発明の別の好ましい形成にあっては、キャンバ調整が「スライドする」ように行なわれる。「スライドする」コントロールの場合、キャンバ角は、許容可能かつ設定可能な基準値の範囲もしくはコントロールの範囲内で自動的に可変に設定可能である。このため、ステアリング切れ角及び／又は前輪に作用するサイドフォースが算定され、キャンバ角が最適に許容可能な基準値の範囲内でコントロールされる。従って、キャンバ角は、一定の基準値の範囲内で、ステアリング切れ角及び／又は分担サイドフォースに依存して自動的に調整可能である。
【００２７】
ステアリング切れ角並びに分担サイドフォースは、センサによって検出され、これらのセンサのそのそれぞれの測定値から変換されたユニット信号は、電子制御ユニットに供給される。
【００２８】
更に、建設機械のホイールキャンバジョイント又は車両フレームに配設された別の角度センサによって、路面の横方向の傾斜を検出する可能性がある。この角度センサは、水平に整向された路面に対する建設機械の絶対的な傾斜を検出する。従って、間接的に、この角度センサによって、フロントアクスルに作用する横方向力が算定される。角度センサのこれらの信号は、別の補助値として電子制御ユニットに流入する。伝送機能及び別のコントロールプランによって、自動的なホイールキャンバの調整もしくは設定が行なわれる。
【００２９】
キャンバ角を調整するための別のコントロールプランは、本発明によれば、検出可能な全ての走行パラメータの信号が補助値として電子制御ユニットに流入し、個々の走行パラメータの所定の重み付けに依存して、キャンバ角の一定の又は「スライドする」コントロールが行なわれる点にある。
【００３０】
我々の文化圏の多くの国では、建設機械が公共の道路交通において移動される場合、車両運転者は、交通法規上の定めを遵守することを義務付けられている。従って、実際に、キャンバ調整を自動調整以外に更に手動で行なうこともできることが必要である。この場合、信号センサによって、制御部に、オートマチックモードで算定されるキャンバ角にオーバーラップしている所望のキャンバ角が予め付与される。
【００３１】
この場合、切替えは、オートマチック／マニュアルスイッチによって行なわれ、このスイッチは、相応の接続状態において、一方で、センサの信号フローを完全に阻止し、他方で、手動の操作からの信号だけを電子制御ユニットに供給する。走行状態によって変化する信号は抑制され、従って、キャンバは、運転者による手動の設定に応じて設定された角度を固持する。
【００３２】
それぞれのキャンバ角調整を完全に、即ち手動又は自動で遮断するために、ドライバーキャビンの領域内に入り／切りスイッチが設けられている。従って、設定されたキャンバ角は固定され、その際、キャンバ角は、解除が行なわれた後初めて再び調整もしくは設定することができる。
【００３３】
従来技術に対する本発明の顕著な利点及び特徴は、本質的に、
キャンバ角の自動的で連続的な設定であり、従って、
・常に変化する走行状況における運転者の解放
・ステアリングサークルの低減
・タイヤの摩耗の最小化
である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下で、本発明を模範的に各図面を基にして詳細に説明する。
【００３５】
図１及び図１ｂは、従来技術におけるキャンバ調整を示す。この場合、キャンバ角は、ホイールピボットユニット５と作用結合しているキャンバシリンダ４によって手動で調整される。キャンバシリンダ４の出入りによって、ホイールピボットユニット５は移動され、従って、路面の垂線に対する車輪のホイール面３の相対角度が変更される。キャンバシリンダ４は、取外し可能にフロントアクスル２と結合されており、このフロントアクスル及び路面に対して平行に配設されている。
【００３６】
路面が土地に依存して傾いている場合、フロントアクスル２とこのフロントアクスルに対して平行に配設されたキャンバシリンダ４は路面の傾斜に従う。キャンバシリンダ４とホイールピボットユニット５とは、路面が平坦である場合でも、路面が傾斜している場合でも互いに垂直に存在する。キャンバ角は、両方の場合とも等しい。
【００３７】
図２は、フロントアクスル２の領域内でのセンサ６の有利な配設を示す。本発明によれば、少なくとも１つのキャンバ角を検出するためのセンサ６．１、ステアリング切れ角を検出するためのセンサ６．２、サイドフォースを検出するためのセンサ６．３、アクスル揺動角を検出するためのセンサ６．４、及び路面の垂線に対する建設機械又はフロントアクスルの絶対的な傾斜を検出するためのセンサ６．５が、課題を解決するために使用される。アクスル揺動角を検出するためのセンサ６．４は、車両フレーム１の領域内のフロントアクスル２に配設されている。フロントアクスル２と車両フレーム１とは、平坦な路面上では互いに直行するように存在するので、従って、フロントアクスル２と車両フレーム１の間の角度がそれぞれ９０°異なっていることが、アクスルの揺動を意味する。キャンバ角を検出するためのセンサ６．１は、ホイールピボットユニット５の領域内のフロントアクスル２に歯説されており、その際、前記のキャンバ角は、コントロールすべき値である。フロントアクスル２の車輪７に作用するサイドフォースは、同様にフロントアクスル２に配設されている別のセンサによってピックアップされる。ステアリング切れ角は、設定に従ってフロントアクスル２に配設されているセンサ６．２によって検出される。建設機械の絶対的な傾斜角は、センサ６．１〜６．４の代わりに使用することができる別のセンサ６．５によって検出される。傾斜角を検出するこのセンサ６．５の配設は、建設機械のそれぞれの任意の設置場所で行なうことができる。
【００３８】
すべてのセンサ６のユニット信号は、互いに依存せずに発生され、処理されるので、個々のセンサ６に欠陥又は非活性化が生じた場合は、それにもかかわらず自動的なキャンバ角調整が実現されることが保証されている。この冗長なキャンバ角調整は、図３に図示された電子制御ユニット９によって実現される。
【００３９】
図３には、コントロール回路のコンポーネントの協働が図示されている。記載された図は、機能的見地から行なわれており、場所的見地により行なわれてはいない。調整装置は、アクチュエータ８を、並びに調整成分としてキャンバシリンダ４およびホイールピボットユニット５を有する。アクチュエータの作用に依存して、キャンバシリンダ４及びホイールピボットユニット５の出入りが、これによりキャンバ角の設定が行なわれる。キャンバ角を検出するためのセンサ６．１は、連続的にキャンバ角を算定し、電子制御ユニット９に相応の情報を提供する。このコントローラは、電子制御ユニット９及び比較成分を有する。比較成分において、キャンバ角の基準値に対するコントロールの偏差が算定される。電子制御ユニット９において出力信号を構成するための別の補助値は、フロントアクスル２のサイドフォース、アクスル揺動角、ステアリング切れ角、及び路面の垂線に対する建設機械の絶対的な傾斜である。電子制御ユニット９は、その出題に応じて角度もしくは力を測定するこれらのセンサ６．１〜６．５のユニット信号を適当に処理することができる姿勢にある。このため、各ユニット信号には、電子制御ユニット９において伝送機能が割り当てられている。調整装置もしくは調整成分及びキャンバシリンダ４並びにホイールピボットユニット５を制御するための出力信号の構成は、個々の伝送機能と重み付けを互いにオーバーラップさせることによって行なわれる。特殊な適用例にあっては、個々のセンサ６．１〜６．５が遮断されているので、調整装置を制御するための出力信号は、作動中であるセンサ６．１〜６．５によって構成される。
【００４０】
自動的なオートマチックキャンバ調整は、切替えスイッチ１０によって非活性化され、これによりキャンバ角調整は手動で行なわれる。従って、センサ６．１〜６．５のユニット信号は、手動モードではキャンバ角調整をするために考慮されないままである。
【００４１】
それぞれのキャンバ角調整を完全に、即ち手動又は自動で遮断するために、ドライバーキャビンの領域内に入り／切りスイッチ１１が設けられている。これにより、設定されたキャンバ角は固定され、その際、キャンバ角は、解放が行なわれた後で初めて再び調整もしくは設定することができる。
【００４２】
設定されるキャンバ角を一定に保持するため、又はキャンバ角を所望のキャンバ角の範囲内で制御するために、電子制御ユニットが、付加的に生じ、かつ詳細には設定可能でない外乱値をコントロールする位置にあることは、当業者が自ら分かることである。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１ａ】従来技術の平坦な路面上のフロントアクスルの正面図を示す。
【図１ｂ】従来技術の傾斜した路面上のフロントアクスルの正面図を示す。
【図２】フロントアクスルの領域内での本発明によるセンサの配設を示す。
【図３】コントロール回路及び信号フローチャートを示す。
【符号の説明】
【００４４】
１        車両フレーム
２        フロントアクスル
３        ホイール面
４        キャンバシリンダ
５        ホイールピボットユニット
６        センサ
６．１    キャンバ角のセンサ
６．２    ステアリング切れ角
６．３    サイドフォースのセンサ
６．４    アクスル揺動角のセンサ
６．５    絶対的な傾斜角のセンサ
７        車輪／前輪
８        アクチュエータ
９        電子制御ユニット
１０      オートマチック／マニュアルの切替えスイッチ
１１      入り／切りスイッチ
2006517165.tif 000002
【図２】
2006517165.tif 000003
【図３】
2006517165.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成17年5月25日(2005.5.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともキャンバロッド、アクスルブラケット、キャンバシリンダ（４）及びホイールピボットユニット（５）から成り、キャンバシリンダ（４）が、直接ホイールピボットユニット（５）に枢着されている、複合アクスルによる商用車の、特に車輪付きの建設機械のホイールキャンバ調整をするための装置において、
キャンバシリンダ（４）に対して作用結合をした、少なくとも１つのセンサ（６）を有する電子制御ユニット（９）とこの制御ユニットと連結されたアクチュエータ（８）とが設けられており、キャンバシリンダ（４）が、１つのアクスルの両輪に対して同じ値のキャンバ角が少なくとも１つの走行パラメータに依存して複合アクスルによって自動的かつ同時に設定可能であるように出入り可能に形成されており、センサ（６）として、路面に対して相対的なキャンバ角のためのセンサ（６．１）とステアリング切れ角のためのセンサ（６．２）とが設けられていることを特徴とする装置。
【請求項２】
ホイールキャンバ調整が、付加的に手動で設定可能であることを特徴とする請求項１に記載の商用車のホイールキャンバ調整をするための装置。
【請求項３】
センサ（６）として、サイドフォースのためのセンサ（６．３）が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
センサ（６）として、アクスル揺動角のためのセンサ（６．４）が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の装置。
【請求項５】
センサ（６）として、絶対的な傾斜角としてのキャンバ角のためのセンサ（６．５）が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
キャンバシリンダ（４）と作用結合しているアクチュエータが、補助エネルギーを使用する弁又は補助エネルギーを使用しない弁として形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の装置。
【国際調査報告】
2006517165.tif 000005
2006517165.tif 000006
2006517165.tif 000007
2006517165.tif 000008