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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum kippbaren Lagern einer Fahrzeugkabine eines Fahrzeuges an einem Fahrzeugaufbau mit einer Stabilisatoreinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Bei aus der Praxis bekannten Nutzkraftfahrzeugen, wie Lastkraftwagen, stellen Fahrzeugkabinen bzw. Fahrerhäuser den Arbeitsplatz von Berufskraftfahrern dar und müssen hinsichtlich des Komforts sowohl den gesetzlichen als auch hohen subjektiven Anforderungen genügen. Die Fahrzeugkabinen sind an einem Fahrzeugaufbau bzw. einem Chassis gelagert und gefedert. Die Federung ist üblicherweise mit Luftfedern ausgebildet, die verteilt an vier Stellen in der Nähe der Eckpunkte der Fahrzeugkabine positioniert sind. Fahrzeugkabinenlagerungen älterer Fahrzeuggenerationen oder von Baustellenfahrzeugen sind auch über Stahlfedern am Fahrzeugaufbau federnd gelagert.
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Der jeweils in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung vordere Teil der Lagerungen stellt einen wesentlichen Teil der Lagerung der Fahrerkabinen am Fahrzeugaufbau dar. Die Fahrzeugkabinen sind jeweils um diesen Bereich kippbar ausgeführt. Des Weiteren sind die im vorderen Bereich der Fahrzeugkabinen angeordneten Lagerbereiche mit Stabilisatoreinrichtungen ausgeführt, über welche Wankbewegungen der Fahrzeugkabinen jeweils im Bereich des Fahrzeugaufbaus abstützbar sind und die zusätzlich auch die Längsführung und die vordere Querführung der Fahrzeugkabinen übernehmen. Des Weiteren sind im Bereich der Stabilisatoreinrichtungen oftmals auch Anschläge zum Begrenzen einer Nick- und einer Kippbewegung der Fahrzeugkabinen vorgesehen.
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Die Stabilisatoreinrichtungen umfassen üblicherweise jeweils ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querelement und zwei sich daran anschließende und sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Armelemente, die fest mit dem Querelement verbunden sind. Im Bereich der Querelemente sind die Stabilisatoreinrichtungen fahrzeugaufbauseitig gelagert und wirken mit zu Verbindungsbereichen zwischen den Querelementen und den Armelementen abgewandten Endbereichen der Armelemente jeweils in einen Wankwinkel der Fahrzeugkabine reduzierendem Umfang zusammen.
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Derartige Stabilisatoreinrichtungen stellen passive Einrichtungen dar, deren Funktionalität im Wesentlichen nicht veränderbar ist.
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Da die zeitgerechte und wohldosierte Einstellung eines gewünschten Torsionsmomentes im Bereich der Stabilisatoreinrichtungen in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Betriebszustandes erwünscht ist, werden die vorbeschriebenen Stabilisatoreinrichtungen jeweils im Bereich des Querelementes mit einer Aktoreinrichtung ausgebildet, mittels welchen jeweils ein Drehmoment in zwei zueinander verdrehbare Bereiche eines Querelementes einleitbar ist, um einen Wankwinkel der Fahrzeugkabine aktiv beeinflussen zu können.
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Der in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung des Fahrzeuges im hinteren Bereich der Fahrzeugkabine vorgesehene Teil der Fahrzeugkabinenlagerung ist mit einem Entriegelungsmechanismus ausgeführt, um ein Kippen der Fahrzeugkabine zu ermöglichen. Des Weiteren ist in diesem Bereich vorzugsweise ein Gestänge, welches als Panhardstab oder als Scherenmechanismus ausgeführt sein kann, für die hintere Querführung der Fahrzeugkabine vorsehbar.
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Zum Kippen der Fahrzeugkabinen sind separate Kippanlagen vorgesehen, welche beispielsweise jeweils wenigstens eine Aktoreinrichtung bzw. einen Hydraulikzylinder umfassen, der einenends mit einem Kabinenboden einer Fahrzeugkabine in Wirkverbindung steht. Anderenends ist der Hydraulikzylinder mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Bei entsprechender Betätigung des Hydraulikzylinders wird die Fahrzeugkabine um die im vorderen Bereich der Fahrzeugkabine angeordnete Kippachse verschwenkt.
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Eine solche Kippanlage für kippbare gefederte Fahrerhäuser von Kraftfahrzeugen ist aus der gattungsbildenden
DE 88 09 201 U1 bekannt. Weitere kippbare Fahrzeugkabinen sind beispielsweise aus der
DE 25 48 749 A1 und der
WO 2009/ 070 017 A1 bekannt.
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Vorbeschriebene Vorrichtungen zum kippbaren Lagern einer Fahrzeugkabine eines Fahrzeuges an einem Fahrzeugaufbau, die zusätzlich mit einer eine Aktoreinrichtung umfassenden aktiven Stabilisatoreinrichtung ausgeführt sind, sind nachteilhafterweise durch einen hohen konstruktiven Aufwand gekennzeichnet, benötigen viel Bauraum und verursachen hohe Herstellkosten, was jedoch unerwünscht ist.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine konstruktiv einfache Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mittels welcher eine Fahrzeugkabine bauraum- und kostengünstig kippbar lagerbar ist und mittels der ein aktiver Wankausgleich im Bereich der Fahrzeugkabine durchführbar ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum kippbaren Lagern einer Fahrzeugkabine eines Fahrzeuges an einem Fahrzeugaufbau mit einer Stabilisatoreinrichtung, die wenigstens ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querelement und zwei sich daran anschließende und sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Armelemente aufweist, ist die Stabilisatoreinrichtung im Bereich des Querelementes fahrzeugaufbauseitig gelagert und wirkt mit zu Verbindungsbereichen zwischen dem Querelement und den Armelementen abgewandten Endbereichen der Armelemente in einen Wankwinkel der Fahrzeugkabine reduzierendem Umfang zusammen. Zusätzlich ist eine Aktoreinrichtung vorgesehen, die zum Verkippen der Fahrzeugkabine gegenüber dem Fahrzeugaufbau die Fahrzeugkabine mit dem Fahrzeugaufbau verbindet.
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Erfindungsgemäß ist die aktoreinrichtungsseitige Kopplung zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugkabine für einen aktiven Wankausgleich für die Fahrzeugkabine aufgehoben und die Aktoreinrichtung verbindet die Stabilisatoreinrichtung im Bereich eines der Armelemente mit der Fahrzeugkabine.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen zum kippbaren Lagern einer Fahrzeugkabine an einem Fahrzeugaufbau durch einen einfacheren konstruktiven Aufbau und einen geringeren Bauraumbedarf gekennzeichnet und daher auch kostengünstiger herstellbar, da die aktive Wankabstützung der Lagerung der Fahrzeugkabine in den bereits vorhandenen Kippmechanismus der Fahrzeugkabine integriert ist.
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Die Fahrzeugkabine ist im Bereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verkippen gegenüber dem Fahrzeugaufbau über die Aktoreinrichtung mit dem Fahrzeugaufbau verbunden. Liegt eine entsprechende Anforderung für die Darstellung des aktiven Wankausgleiches bzw. der Wankstabilisierung vor, wird die aktoreinrichtungsseitige Kopplung zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Fahrzeugkabine aufgehoben und die Stabilisatoreinrichtung im Bereich eines der Armelemente über die Aktoreinrichtung mit der Fahrzeugkabine gekoppelt. Eine im Bereich der Aktoreinrichtung in die Stabilisatoreinrichtung und in die Fahrzeugkabine eingeleitete Aktorkraft bietet dann auf einfache Art und Weise die Möglichkeit, einen Wankwinkel der Fahrzeugkabine betriebszustandsabhängig ohne eine zusätzliche Aktoreinrichtung im Bereich des Querelementes der Stabilisatoreinrichtung zu variieren.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.
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Die in den Unteransprüchen der erfindungsgemäßen Vorrichtung angegebenen Merkmale sind jeweils für sich alleine oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden. Die jeweiligen Merkmalskombinationen stellen hinsichtlich der Weiterbildung des Gegenstandes nach der Erfindung keine Einschränkung dar, sondern weisen im Wesentlichen lediglich beispielhaften Charakter auf.
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Es zeigt:
- 1 eine vereinfachte Teildarstellung einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum kippbaren Lagern einer Fahrzeugkabine eines Fahrzeuges an einem Fahrzeugaufbau mit einer Stabilisatoreinrichtung und einer Aktoreinrichtung zum Verkippen der Fahrzeugkabine gegenüber dem Fahrzeugaufbau in einem Ruhebetriebszustand;
- 2 eine 1 entsprechende Darstellung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem verkippten Betriebszustand der Fahrzeugkabine;
- 3 eine 1 entsprechende Darstellung der ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Betriebszustand, zu welchem über die Aktoreinrichtung ein aktiver Wankausgleich im Bereich der Fahrzeugkabine durchführbar ist;
- 4 eine stark schematisierte dreidimensionale Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Ruhebetriebszustand der Fahrzeugkabine;
- 5 eine 4 entsprechende Darstellung des zweiten Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit verkippter Fahrzeugkabine; und
- 6 eine 4 entsprechende Darstellung der zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem Betriebszustand, während welchem über die Aktoreinrichtung ein aktiver Wankausgleich im Bereich der Fahrzeugkabine durchführbar ist.
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In 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 1 zum kippbaren Lagern einer Fahrzeugkabine 2 eines Fahrzeuges an einem Fahrzeugaufbau 3 mit einer Stabilisatoreinrichtung 4 gezeigt. Die Stabilisatoreinrichtung 4 umfasst ein sich in Fahrzeugquerrichtung erstreckendes Querelement 5 und zwei sich daran anschließende und sich im Wesentlichen in Fahrzeuglängsrichtung erstreckende Armelemente 6A. Im Bereich des Querelementes 5 ist die Stabilisatoreinrichtung 4 fahrzeugaufbauseitig gelagert und wirkt mit zu Verbindungsbereichen 7 zwischen dem Querelement 5 und den Armelementen 6A abgewandten Endbereichen 8 der Armelemente 6A in einen Wankwinkel α der Fahrzeugkabine 2 reduzierendem Umfang zusammen.
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Zusätzlich ist eine vorliegend als hydraulisch betätigbare, doppeltwirkende Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildete Aktoreinrichtung 9 vorgesehen, die zum Verkippen der Fahrzeugkabine 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 die Fahrzeugkabine 2 mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbindet. Im Bereich der Stabilisatoreinrichtung 4 ist ein Kippanschlag 14 vorgesehen, der eine Begrenzung des maximalen Verkippweges der Fahrzeugkabine 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 darstellt. Der Kippanschlag 14 kann auch als Zuganschlag im doppeltwirkenden Zylinder ausgeführt sein.
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In Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Aktoreinrichtung 9 als elektromechanischen Linearaktor auszubilden, mittels welchem die zum Verkippen der Fahrzeugkabine 2 erforderliche Kippkraft zwischen dem Fahrzeugaufbau 3 und der Fahrzeugkabine 2 zur Verfügung stellbar ist.
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Das Querelement 5 der Stabilisatoreinrichtung 4 ist in Einbaulage in Bezug auf eine Vorwärtsfahrtrichtung X in einem vorderen Bereich der Fahrzeugkabine 2 angeordnet, wobei das Querelement 5 im Bereich einer Kippachse 11 der Fahrzeugkabine 2 verlaufend positioniert ist.
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In Bezug auf die Vorwärtsfahrtrichtung X ist die Fahrzeugkabine 2 in in 1 bis 3 nicht näher dargestellter Art und Weise in einem hinteren Bereich lösbar am Fahrzeugaufbau 3 gelagert. Zwischen der Fahrzeugkabine 2 und dem Fahrzeugaufbau 3 ist eine Federeinrichtung 15 vorgesehen.
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Die Wirkverbindungen zwischen der Stabilisatoreinrichtung 4 und der Fahrzeugkabine 2, zwischen der Aktoreinrichtung 9 und dem Fahrzeugaufbau 3 sowie zwischen der Aktoreinrichtung 9 und der Stabilisatoreinrichtung 4 sind über Schaltelemente K1 bis K3 schaltbar, wobei die Schaltelemente K1 bis K3 in Abhängigkeit des jeweils vorliegenden Anwendungsfalles manuell und/oder automatisch betätigbar sind. Dabei sind die Schaltelemente K1 bis K3 über hydraulisch, pneumatisch und/oder elektromechanisch bzw. elektromagnetisch ausgeführte Aktoren schaltbar, um die Aktoreinrichtung 9 entweder zum Verkippen fest mit der Fahrzeugkabine 2 und dem Fahrzeugaufbau 3 oder für einen aktiven Wankausgleich mit der Fahrzeugkabine 2 und der Stabilisatoreinrichtung 4 bzw. dessen Armelement 6A anforderungsgemäß koppeln zu können.
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Um über die Stabilisatoreinrichtung 4 einen aktiven Wankausgleich für die Fahrzeugkabine 2 zur Verfügung stellen zu können, wird die aktoreinrichtungsseitige Kopplung zwischen dem Fahrzeugaufbau 3 und der Fahrzeugkabine 2 im Bereich zwischen der Aktoreinrichtung 9 und dem Fahrzeugaufbau 3 durch Öffnen des Schaltelementes K3 aufgehoben sowie die Stabilisatoreinrichtung 4 bzw. dessen Armelement 6A im Bereich des Schaltelementes K1 von der Fahrzeugkabine 2 getrennt. Darüber hinaus wird die Stabilisatoreinrichtung 4 durch Schließen des Schaltelementes K2 über die Aktoreinrichtung 9 im Bereich des Armelementes 6A mit der Fahrzeugkabine 2 verbunden.
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Zum Verkippen der Fahrzeugkabine 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 wird das Schaltelement K1 geschlossen und eine feste Wirkverbindung zwischen der Fahrzeugkabine 2 und dem Armelement 6A der Stabilisatoreinrichtung 4 hergestellt. Zusätzlich wird das Schaltelement K2 geöffnet und das Schaltelement K3 geschlossen, womit eine Längung der Aktoreinrichtung 9 ein Verkippen der Fahrzeugkabine 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 zur Folge hat.
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2 zeigt eine 1 entsprechende Darstellung, wobei die Fahrzeugkabine 2 über die Aktoreinrichtung 9 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 in verkippter Stellung gehalten ist. Hierfür ist die Aktoreinrichtung 9 in vorbeschriebener Art und Weise im Bereich des Schaltelementes K3 mit dem Fahrzeugaufbau 3 und im Bereich einer Koppelstelle 10 mit der Fahrzeugkabine 2 verbunden. Die Wirkverbindung zwischen dem Armelement 6A der Stabilisatoreinrichtung 4 und der Aktoreinrichtung 9 ist im Bereich des Schaltelementes K2 aufgehoben.
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In 3 ist die Vorrichtung 1 in einem Betriebszustand dargestellt, zu dem ein aktiver Wankausgleich über die Stabilisatoreinrichtung 4 und die Aktoreinrichtung 9 durchführbar ist.
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Eine stark vereinfachte dreidimensionale Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispieles der Vorrichtung 1 zum kippbaren Lagern der Fahrzeugkabine 2 am Fahrzeugaufbau 3 ist in 4 dargestellt. Die Vorrichtung 1 gemäß 4 umfasst neben den beiden Armelementen 6A und 6B ein zu diesen parallel angeordnetes Hebelelement 12, das fahrzeugaufbauseitig angelenkt ist und die Aktoreinrichtung 9 schwenkbar mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbindet. Das Hebelelement 12 ist in Fahrzeugquerrichtung auf der Gegenseite der in der Zeichnung nicht näher dargestellten Fahrzeuglenkung vorgesehen, da in diesem Bereich ausreichend Bauraum für die Anordnung des Hebelelementes 12 zur Verfügung steht.
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4 zeigt eine Ruhestellung der Fahrzeugkabine 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3. Im Bereich des Schaltelementes K1 ist das Armelement 6A mit der Fahrzeugkabine 2 koppelbar. Im Bereich des Schaltelementes K2 ist das Armelement 6A mit dem Hebelelement 12 in Wirkverbindung bringbar, womit eine im Bereich der Aktoreinrichtung 9 erzeugte Kraft über das Hebelelement 12 in die Stabilisatoreinrichtung 4 einleitbar ist. Zusätzlich ist das Hebelelement 12 neben einem Gelenkpunkt 13 über das Schaltelement K3 in einem weiteren Bereich fest mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbindbar, so dass eine Schwenkbewegung des Hebelelementes 12 bei geschlossenem Schaltelement K3 verhindert wird.
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Liegt eine entsprechende Anforderung zum Verkippen der Fahrzeugkabine 2 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 vor, wird die Wirkverbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Armelement 6A der Stabilisatoreinrichtung 4 im Bereich des Schaltelementes K2 getrennt und das Hebelelement 12 durch Schließen des Schaltelementes K3 drehfest mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbunden. Anschließend wird die Aktoreinrichtung 9 entsprechend betätigt und die Fahrzeugkabine 2 in der in 5 dargestellten Art und Weise durch die Aktoreinrichtung 9 gegenüber dem Fahrzeugaufbau 3 verschwenkt.
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Da das Schaltelement K1 geschlossen ist, werden die Armelemente 6A und 6B der Stabilisatoreinrichtung 4 gemeinsam mit der Fahrzeugkabine 2 um die Kippachse 11 im Bereich des Querelementes 5 ohne Aufbau eines Torsionsmomentes im Bereich der Stabilisatoreinrichtung 4 verkippt bzw. verschwenkt.
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Liegt ausgehend von der in 4 dargestellten Ruhestellung der Fahrzeugkabine 2 eine Anforderung für einen aktiven Wankausgleich im Bereich der Fahrzeugkabine 2 vor, werden die Schaltelemente K1 und K3 geöffnet und das Schaltelement K2 in einen geschlossenen Betriebszustand überführt. Dies führt dazu, dass die Aktoreinrichtung 9 mit der Fahrzeugkabine 2 und mit dem Armelement 6A gekoppelt ist.
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In 6 ist die Ruhestellung der Fahrzeugkabine 2 durch die unter dem Bezugszeichen 2' dargestellte Linie gezeigt, während die durch die durchgezogene Linie gezeigte Darstellung der Fahrzeugkabine 2 eine um einen Wankwinkel α gegenüber der Ruhestellung 2' verschwenkte Stellung der Fahrzeugkabine 2 zeigt. Durch entsprechende Betätigung der Aktoreinrichtung 9 wird sowohl das Hebelelement 12 als auch das damit drehfest gekoppelte Armelement 6A der Stabilisatoreinrichtung 4 aus der Ruhelage heraus verschwenkt und ausgehend von der Aktoreinrichtung 9 ein den Wankwinkel α variierendes Kippmoment in die Fahrzeugkabine 2 eingeleitet, womit die Aktoreinrichtung 9 als aktive Pendelstütze wirkt.
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Längenänderungen im Bereich der Aktoreinrichtung 9 führen über die steife Koppelung des Hebelelementes 12 und des Armelementes 6A zu einer Verdrehung der Stabilisatoreinrichtung 4 im Bereich des Querelementes 5, die ein Torsionsmoment im Bereich des Querelementes 5 bewirkt.
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Die Schaltelemente K2 und K3 sind bei dem in 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiel auch durch ein einziges Schaltelement ersetzbar, wenn das Hebelelement 12 durch einen durch dieses Schaltelement betätigbares Koppelelement, das vorzugsweise als Bolzen ausführbar ist, in einer ersten Schaltstellung des Schaltelementes mit dem Fahrzeugaufbau 3 verbunden ist, während die Wirkverbindung zwischen dem Hebelelement 12 und dem Armelement 6A der Stabilisatoreinrichtung 4 getrennt ist. In einer zweiten Schaltstellung des Schaltelementes ist das Hebelelement 12 über das Koppelelement, das über das Schaltelement betätigbar ist, in der vorbeschriebenen Art und Weise mit dem Armelement 6A verbunden, während das Hebelelement 12 im Bereich des Schaltelementes vom Fahrzeugaufbau 3 gelöst ist und um den Gelenkpunkt 13 verschwenkbar ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Fahrzeugkabine
- 2'
- Ruhestellung der Fahrzeugkabine
- 3
- Fahrzeugaufbau
- 4
- Stabilisatoreinrichtung
- 5
- Querelement
- 6A, 6B
- Armelement
- 7
- Verbindungsbereich
- 8
- Endbereich
- 9
- Aktoreinrichtung
- 10
- Koppelstelle
- 11
- Kippachse
- 12
- Hebelelement
- 13
- Gelenkpunkt
- 14
- Kippanschlag
- 15
- Federeinrichtung
- K1 bis K3
- Schaltelement
- X
- Vorwärtsfahrtrichtung
- α
- Wankwinkel
