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Die
Erfindung betrifft eine Kippvorrichtung an einem Kraftfahrzeug sowie
ein Verfahren zum Betreiben derselben gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 beziehungsweise
10.
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Kippvorrichtungen
zum Entladen von Lastkraftwagen und Hängern sind seit langem bekannt. Überwiegend
kommen hierfür
konstruktiv aufwendige und kostenintensive hydraulische Systeme
zur Anwendung, bei denen die Ladefläche bei feststehendem tragenden
Fahrgestell nach hinten und/oder zu den Seiten verschwenkbar ist.
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Ferner
sind seit geraumer Zeit sogenannte elektronisch gesteuerte Luftfederfahrwerke
bekannt, die ihrerseits in der Regel vier Luftfederbeine mit je einem
integrierten Dämpfer,
eine Sensorik mit Federwegsensoren, ein offenes oder geschlossenes Druckversorgungssystem,
einen Ventilblock mit Drucksensoren sowie eine elektronische Steuerungs-
und Regelungseinheit umfassen.
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Aus
den Signalen der Federwegsensoren ermittelt die elektronische Steuerungs-
und Regelungseinheit die Niveaulage der Kraftfahrzeugkarosserie und
korrigiert diese gegebenenfalls durch Befüllen oder Entleeren der Druckkammern
der Luftfedern, wodurch an jedem Rad stets der volle Federweg zur Verfügung steht,
welches die Voraussetzung für
einen beladungsunabhängig
gleichbleibenden Fahrkomfort darstellt.
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Das
beladungsunabhängige
Einstellen verschiedener Höhenniveaus
kann entweder automatisch beim Unter- oder Überschreiten bestimmter Geschwindigkeitsschwellen
oder manuell durch den Fahrzeugführer
erfolgen. Für
reine Straßenfahrzeuge
ist herkömmlich
ein Normalniveau, ferner ein Tiefniveau für schnelle Fahrt beispielsweise
auf Autobahnen sowie ein Hochniveau für schlechte Wegstrecken vorgesehen.
Bei sogenann ten SUV-Fahrzeuge (Sport Utility Vehicles) ist gelegentlich
für Offroad-Strecken
ein extremes Hochniveau vorgesehen.
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Hinsichtlich
luftgefederter Lastkraftwagen ist es aus der
DE 35 06 179 C2 bekannt,
mittels der vorbeschriebenen Niveauregelung eine Höhenanpassung
der Ladefläche
an beispielsweise eine Laderampe durchzuführen. Eine vergleichbare Lösung wird
in der
DE 38 10 386
C2 offenbart, bei der mittels einer Niveauregelungsvorrichtung
der Fahrzeugaufbau gegenüber
mindestens einer Achse angehoben oder abgesenkt werden kann.
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Im
Hinblick auf den vorbeschriebenen Stand der Technik besteht die
Aufgabe an die Erfindung nunmehr darin, eine vereinfachte Kippvorrichtung
an Kraftfahrzeugen mit Ladefläche
zum Entladen oder Beladen derselben zu schaffen. Weiterhin ist es
Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer solchen
Kippvorrichtung anzugeben.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10,
während
vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den
jeweils nachgeordneten Unteransprüchen entnehmbar sind.
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Die
Erfindung geht demnach von einer Kippvorrichtung an einem Kraftfahrzeug
mit einer Ladefläche
zum Entladen oder Beladen derselben aus. Diese Kippvorrichtung ist
zur Lösung
der gestellten Aufgabe nun so aufgebaut, dass eine bestimmte Neigung
eines tragenden Rahmens des Kraftfahrzeugs samt Ladefläche wahlweise
zu wenigstens einer Seite desselben oder nach hinten einstellbar
ist.
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In
besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet die
Kippvorrichtung ein Luftfederfahrwerk mit zumindest vier den beidseitigen
Radaufhängungen
einer Vorderachse und einer Hinterachse zugeordneten und mittels
einer elektronischen Steuerungs- und Regelungseinheit definiert
ansteuerbaren sowie in ihrer Länge
veränderlichen
Luftfederbeinen.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Luftfederbeine derart definiert ansteuerbar
sind, dass eine Drehbewegung des tragenden Rahmens des Kraftfahrzeugs
samt Ladefläche
um eine Längsachse
desselben im Sinne einer Wankbewegung, um eine Querachse im Sinne
einer Nickbewegung und/oder um eine in einem bestimmten Winkel zur Längs- beziehungsweise
Querachse versetzt angeordnete Achse bewirkt wird. Insoweit sind
die Luftfederbeine einzeln und/oder in Gruppen ansteuerbar.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Luftfederbeine in
Abhängigkeit
von einem ermittelten aktuellen Abstand des Kraftfahrzeugbodens zur
Fahrbahn ansteuerbar.
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Der
aktuelle Abstand des Kraftfahrzeugbodens zur Fahrbahn ist hierbei
mittels wenigstens eines Abstandssensors durch direkte Erfassung
des besagten Abstandes und/oder aufgrund eines sensierten Federweges
an wenigstens einem Luftfederbein ermittelbar.
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Gemäß einer
anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der elektronischen Steuerungs- und Regelungseinheit
eine Nachregelfunktion zugeordnet, gemäß der bei einer Lastreduzierung
oder Lasterhöhung
und einem damit einhergehend sich ändernden Luftdruck innerhalb
der Druckkammern der Luftfederbeine die eingestellte Neigung bis
zu einer Beendigung beziehungsweise einem Abbruch eines Entlade-
oder Beladevorgangs beibehalten bleibt.
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Wie
die Erfindung außerdem
vorsieht, ist der elektronischen Steuerungseinheit ein Bedienteil
zugeordnet, welches elektrisch und/oder berührungslos, also etwa über eine
Funkstrecke, mit der Steuerungs- und Regelungseinheit signaltechnisch
verbunden ist.
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Schließlich ist
vorzugsweise vorgesehen, dass ein sogenanntes Pick-Up-Kraftfahrzeug
mit der erfindungsgemäßen Kippvorrichtung
ausgestattet ist. Als Pick-Up-Kraftfahrzeuge
sind Kraftfahrzeuge bekannt, die eine Fahrgastkabine sowie eine
zumeist offene Ladefläche
aufweisen und eher wie Personenwagen als wie Lastkraftwagen ausgebildet
sind.
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Das
Verfahren zum Betreiben einer Kippvorrichtung an Kraftfahrzeugen
mit einer Ladefläche zum
Entladen oder Beladen derselben, sowie mit wenigstens einem Luftfederfahrwerk
mit zumindest vier den beidseitigen Radaufhängungen einer Vorderachse und
einer Hinterachse zugeordneten sowie mittels einer elektronischen
Steuerungs- und Regelungseinheit ansteuerbaren und in ihrer Länge veränderlichen Luftfederbeinen
zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass die Luftfederbeine
zur Einstellung einer bestimmten Neigung eines tragenden Rahmens
des Kraftfahrzeugs samt Ladefläche
wahlweise zu wenigstens einer Seite desselben oder nach hinten einzeln
oder in Gruppen definiert angesteuert werden.
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In
Fortbildung des Betriebsverfahrens ist vorgesehen, dass die Luftfederbeine
derart definiert angesteuert werden, dass eine Drehbewegung des
tragenden Rahmens des Kraftfahrzeugs samt Ladefläche um eine Längsachse
desselben im Sinne einer Wankbewegung, um eine Querachse im Sinne
einer Nickbewegung und/oder um eine in einem bestimmten Winkel zur
Längs-
beziehungsweise Querachse versetzt angeordnete Achse bewirkt wird.
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Weiterhin
wird vorgeschlagen, dass die Luftfederbeine in Abhängigkeit
von einem ermittelten aktuellen Abstand des Kraftfahrzeugbodens
zur Fahrbahn angesteuert werden.
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Der
aktuelle Abstand des Kraftfahrzeugbodens zur Fahrbahn wird dabei
vorzugsweise mittels wenigstens eines Höhensensors durch direkte Erfassung
des besagten Abstandes und/oder aufgrund eines sensierten Federweges
an wenigstens einem der Luftfederbeine festgestellt.
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Gemäß einer
weiteren Maßnahme
ist vorgesehen, dass mittels der elektronischen Steuerungs- und
Regelungseinheit eine Nachregelfunktion durchgeführt wird, gemäß der bei
einer Lastreduzierung oder Lasterhöhung die eingestellte Neigung
bis zu einer Beendigung beziehungsweise bis zu einem Abbruch eines
Entlade- oder Beladevorgangs beibehalten bleibt.
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Zur
Erläuterung
der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung beigefügt. In dieser
zeigen
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1 eine
schematische Ansicht eines mit der erfindungsgemäßen Kippvorrichtung ausgestatteten
Kraftfahrzeugs, sowie
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2 ein
Blockschaltbild zur Kippvorrichtung.
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1 zeigt
demnach ein mit einer Kippvorrichtung ausgestattetes Pick-Up-Kraftfahrzeug 1 mit einem
auf einem tragenden Rahmen 2 angeordneten Fahrerhaus 3 und
einer dahinter angeordneten Ladefläche 4.
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Pick-Up's sind besonders
prädestiniert
für den
Transport von Kleinmengen im bau- und landwirtschaftlichen Bereich,
insbesondere zum Transport von Schütt- und Fließgut sowie
auch kleineren Maschinen und Bauteilen.
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Zur
Erleichterung beziehungsweise Unterstützung des Be- und Entladens
ist die Kippvorrichtung erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass
eine bestimmte Neigung des tragenden Rahmens 2 des Kraftfahrzeugs 1 samt
Ladefläche 4 wahlweise
zu wenigstens einer Seite des Kraftfahrzeugs 1 oder, wie
vorliegend gezeigt, nach hinten bis nahe an die Fahrbahn 5 einstellbar
ist.
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Hierdurch
ist unter anderem die Möglichkeit eröffnet, ein
Transportgut wie beispielsweise Bausand vereinfacht abzuladen, indem
dieses in Abhängigkeit
von der eingestellten beziehungsweise einstellbaren Neigung selbständig nach
hinten abfließt oder
wenigstens das Abladen desselben vorteilhaft unterstützt wird.
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Wie
insbesondere aus 2 ersichtlich ist, beinhaltet
die Kippvorrichtung ein an sich bekanntes Luftfederfahrwerk 6 mit
zumindest vier den beidseitigen Radaufhängungen 7 einer Vorderachse 8 und
einer Hinterachse 9 zugeordneten Luftfederbeinen 10.
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Die
Luftfederbeine 10 sind hinsichtlich ihrer Druckbeaufschlagung
erfindungsgemäß mittels
einer elektronischen Steuerungs- und Regelungseinheit 11 derart
definiert ansteuerbar, dass zur Einstellung einer bestimmten Neigung
eine Drehbewegung des tragenden Rahmens 2 des Kraftfahrzeugs 1 samt
Ladefläche 4 um
eine Längsachse
desselben im Sinne einer Wankbewegung, um eine Querachse im Sinne einer
Nickbewegung und/oder um eine in einem bestimmten Winkel zur Längs- beziehungsweise
Querachse versetzt angeordneten Achse bewirkt wird.
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Diese
den Stand der Technik überragende Funktionserweiterung
wird dadurch gewährleistet, dass
die Luftfederbeine 10 sowohl einzeln als auch in Gruppen
ansteuerbar sind.
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Zunächst soll
die Erfindung an dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
Danach soll beispielsweise Bausand nach hinten von der Ladefläche 4 des
Kraftfahrzeugs 1 abgeschüttet werden. Um diesen Abschüttvorgang
einzuleiten ist dem Fahrzeugführer
erfindungsgemäß ein nicht
näher dargestelltes
Bedienteil zugeordnet, welches elektrisch oder berührungslos,
beispielsweise mittels Ultraschall, Infrarot oder Hochfrequenz,
mit der Steuerungs- und Regelungseinheit 11 des Luftfederfahrwerks 6 signaltechnisch
verbunden ist und den Fahrzeugführer
in die Lage versetzt, ein Absenken des tragenden Rahmens 2 des
Kraftfahrzeugs 1 samt Ladefläche 4 im Bereich der
Hinterachse 9 zu veranlassen. Insoweit sind in Abhängigkeit
von einem ermittelten aktuellen Abstand des Kraftfahrzeugbodens
zur Fahrbahn 5 die Luftfederbeine 10 ansteuerbar.
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Daher
kann durch den Fahrzeugführer,
aber auch automatisch, der Abstand des Fahrzeugbodens im Bereich
der Vorderachse 8 erhöht
und im Bereich der Hinterachse 9 reduziert werden. Auf
diese Weise vollführt
der tragende Rahmen 2 des Kraftfahrzeugs 1 samt
der Ladefläche 4 eine
Drehbewegung um eine Querachse im Sinne einer Nickbewegung nach
hinten.
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Die
Luftfederbeine 10 können
dabei jeweils ihren entsprechenden Endanschlag erreichen oder in einer
frei wählbaren
Zwischenstellung einstellbar sein, wenn beispielswei se im Bereich
der Hinterachse 9 eine Bordsteinkante oder ein anderes
Hindernis zu berücksichtigen
ist.
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Der
maximal erreichbare Nickwinkel „α
nick" zum Entladen ergibt
sich aus dem maximalen Ausfederweg an der Vorderachse
8 „h
Ausfeder, VA" (gegebenenfalls bis an den Federzuganschlag),
dem maximalen Einfederweg an der Hinterachse
9 „h
Einfeder, HA" (gegebenenfalls auf die Puffer aufsetzend)
und dem Radstand „d
Radstand" anhand
folgender Beziehung:
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Für den vorstehenden
Anwendungsfall ist es zweckmäßig, jeweils
sowohl die beiden hinteren als auch die beiden vorderen Luftfederbeine 10 synchron
mittels eines an sich bekannten offenen oder geschlossenen Druckversorgungssystems 12 im
Sinne einer Druckverringerung beziehungsweise Druckerhöhung einhergehend
mit einer Minderung beziehungsweise Zunahme der vertikalen Ausdehnung der
Luftfederbeine 10 anzusteuern.
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Ferner
besteht die Möglichkeit,
die Luftfederbeine 10 von Vorderachse 8 und Hinterachse 9 nacheinander
oder ebenfalls synchron zueinander zu bedienen.
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Zur
direkten Erfassung des aktuellen Abstandes des Kraftfahrzeugbodens
zur Fahrbahn 5 können
nicht näher
dargestellte jedoch an sich bekannte Abstandssensoren vorgesehen
werden, die zweckmäßigerweise
am Rand des Fahrzeugbodens angeordnet sind. Die damit erfassbaren
Abstandswerte werden in Form von generierten Sensorsignalen 13 der
Steuerungs- und Regelungseinheit 11 zugeleitet, welche
auf dieser Grundlage Steuerungssignalen 14 für nicht
näher gezeigte
Ventile des Druckversorgungssystems 12 erstellt und diesen
zugeführt.
Das Druckversorgungssystem 12 ist bekanntermaßen über geeignete
Luftdruckleitungen 15 mit den Druckkammern der Luftfederbeine 10 verbunden.
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Statt
der genannten Höhensensoren
können auch
den Federbeinen 10 direkt zugeordnete und an sich bekannte
Federwegsensoren Verwendung finden, deren Signale 13 der
Steuerungs- und Regelungseinheit 11 zur Ermittlung des
aktuellen Abstandes zwischen Kraftfahrzeugboden und Fahrbahn 5 zugeführt werden.
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Für den Fachmann
ist in Kenntnis der Erfindung sicherlich leicht nachvollziehbar,
dass infolge der Lastreduzierung während des Entladens des Fahrzeuges 1 der
Druck innerhalb der Druckkammern der Federbeine 10, insbesondere
der Federbeine 10 der Hinterachse 9 diskontinuierlich
oder kontinuierlich abnimmt, welches zu einer unerwünschten Veränderung
des Höhenniveaus
der Ladefläche 4 führen würde.
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Zur
Vermeidung dieses Verhaltens ist der Steuerungs- und Regelungseinheit 11 eine
Nachregelfunktion zugeordnet, welche mit dem Ziel, die einmal eingestellte
Neigung bis zu einer Beendigung beziehungsweise bis zu einem Abbruch
des Entladevorgangs beizubehalten, zeitgleich mit dem Abladen von
Transportgut den Druck innerhalb der Druckkammern der Luftfederbeine 10 nachregelt.
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Das
vorstehende Ausführungsbeispiel
stellt im wesentlichen auf einen Entladevorgang ab. Selbstverständlich wird
aufgrund der Erfindung auch ein Beladevorgang vorteilhaft unterstützt, bei
dem beispielsweise kleinere Maschinen direkt von der Fahrbahn 5,
einem Fußweg,
einer Rampe oder dergleichen auf die abgesenkte Ladefläche 4 verbracht werden
können.
Gemäß 1 ist
die Neigung des tragenden Rahmens 2 samt der Ladefläche 4 daher derart
eingestellt, dass die besagten Güter
sehr komfortabel auf die Ladefläche 4 roll-
oder schiebbar sind.
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Um
erfindungsgemäß eine Drehbewegung des
tragenden Rahmens 2 des Kraftfahrzeugs 1 samt Ladefläche 4 um
eine Längsachse
im Sinne einer Wankbewegung beispielsweise zur linken Fahrzeugseite
hin zu bewirken, sind im Unterschied zu vorstehendem Ausführungsbeispiel
zweckmäßigerweise die
in bezug auf die Fahrzeuglängsachse
miteinander korrespondierenden linksseitig und rechtsseitig angeordneten
Luftfederbeine 10 der Vorder- und Hinterachse 8, 9 derart
synchron zueinander anzusteuern, dass die linke Fahrzeugseite abgesenkt
und die rechte Fahrzeugseite angehoben wird (nicht näher dargestellt).
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In
diesem Fall können
in Anlehnung an Vorstehendem zunächst
die rechtsseitig angeordneten und nachfolgend die linksseitig angeordneten
Luftfederbeine 10 zur diesbezüglichen Längenveränderung angesteuert werden.
Sicherlich kann auch eine umgekehrte Reihenfolge zur Anwendung kommen.
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Der
maximal erreichbare Wankwinkel „β
Wank" ergibt sich aus
dem maximalen Ausfederweg der linksseitig angeordneten Luftfederbeine
10 „h
Ausfeder, Außen" (gegebenenfalls
bis an den Zuganschlag), dem maximalen Einfederweg der rechtsseitig
angeordneten Luftfederbeine
10 „h
Einfeder,
Innen" und
der Spurbreite „d
Spurbreite" anhand folgender Beziehung:
Da der Wert der Spurbreite „d
Spurbreite" gemeinhin kleiner ist als der des Radstandes „d
Radstand",
ergibt sich für
den erzielbaren Wankwinkel „β
Wank" ein allgemein größerer Wert
als für
den erzielbaren Nickwinkel „α
nick", womit das Entladen
von insbesondere Schüttgut
zur Seite sicherlich weiter vereinfacht ist.
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Schließlich kann
es auch angezeigt sein, das Abladen über eine hintere Ecke, beispielsweise
die hintere rechte Ecke der Ladefläche 4 durchzuführen, um
Schütt-
oder Fließgut
weitestgehend auf eine vorbestimmte Ablagefläche zu konzentrieren.
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In
diesem Fall ist es erforderlich, die einzelnen Luftfederbeine 10 getrennt
voneinander derart anzusteuern, dass an dem vorderen linken Luftfederbein 10 ein
maximaler Ausfederweg, an dem hinteren rechten Luftfederbein 10 ein
maximaler Einfederweg und an den beiden anderen diagonal gegenüberliegenden
Luftfederbeine 10 eine bestimmte Zwischenstellung eingestellt
wird. Der Rahmen 2 des Kraftfahrzeugs 1 samt Ladefläche 4 dreht
somit um eine in einem bestimmten Winkel zur Längs- beziehungsweise Querachse
versetzt angeordnete Achse (nicht näher dargestellt).
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Nach
Abschluss eines Entladevorgangs, aber auch eines Beladevorgangs,
ist über
das Bedienten das Luftfederfahrwerk 6 auf ein geeignetes Niveau
zurückzustellen.
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Zu
wenigstens den vorstehenden Ausführungsbeispielen
ist es sicherlich zweckmäßig, fertige Steuerungssoftware
in die Steuerungs- und Regeleinrichtung 11 zu installieren,
ohne jedoch auf eine Einzelsteuerung bezüglich einzelner Luftfederbeine 10 oder
Gruppen von Luftfederbeinen 10 durch den Fahrzeugführer oder
einem Dritten zu verzichten. Dadurch ermöglicht das Luftfederungssystem
auch alle anderen bekannten komfort- oder fahrwegbezogenen Fahrwerk- beziehungsweise
Niveaueinstellungen.
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Die
vorstehend erläuterte
Erfindung stellt eine Bereicherung desjenigen Standes der Technik dar,
welcher in bezug auf Kippvorrichtungen hydraulisch betätigte Vorrichtungen
favorisiert. Diese bekannten Systeme sind vergleichsweise aufwendig und
kostenintensiv. Im Gegensatz dazu ist das Be- und Entladen von Fahrzeugen
mit feststehender Ladefläche 4,
vorzugsweise nach Art eines Pick-Up-Fahrzeuges, lediglich durch
ein Neigen des tragenden Rahmens 2 des Kraftfahrzeugs 1 samt
der Ladefläche 4 erheblich
vereinfacht.
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Besonders
vorteilhaft an der Erfindung ist, dass zur Realisierung der erfindungsgemäßen Be- und
Entladefunktionen ein in einem Kraftfahrzeug sowieso schon vorhandenes
Niveauregulierungs- oder Luftfederungssystem kostensparend mit verwendet werden
kann.
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- 1
- Kraftfahrzeug
- 2
- Rahmen
- 3
- Fahrerhaus
- 4
- Ladefläche
- 5
- Fahrbahn
- 6
- Luftfederfahrwerk
- 7
- Radaufhängungen
- 8
- Vorderachse
- 9
- Hinterachse
- 10
- Luftfederbein
- 11
- Steuerungs-
und Regelungseinheit
- 12
- Druckversorgungssystem
- 13
- Sensorsignale
- 14
- Steuerungssignale
- 15
- Luftdruckleitung