DE3638849A1 - Luftfederung fuer fahrzeug mit doppelachse - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur druckluftgestützten
Federung eines Fahrzeuges mit mehreren Hinterachsen nach der Gattung
des Hauptanspruchs. Bei derartigen Fahrzeugen wird in den meisten
Fällen nur eine von mehreren Hinterachsen angetrieben, während die
anderen Hinterachsen als mitlaufende Achsen keine Antriebsfunktion
aufweisen. Bei Doppelachsfahrzeugen etwa wird in den meisten Fällen
die vordere der beiden Hinterachsen angetrieben, jedoch muß dies
nicht so sein. Meistens läßt sich die nicht angetriebene Achse, wel
che im folgenden als "Liftachse" bezeichnet werden soll, mittels ei
ner Vorrichtung, etwa einer Hebeluftfeder, anheben. Dies geschieht
vor allem dann, wenn das Fahrzeug nur wenig belastet ist, um auf
diese Weise die von der Liftachse ausgehenden Reibungsverluste zu
vermeiden. Demgegenüber wird bei stärker beladenem Fahrzeug die
Liftachse abgesenkt, die Luftfedern der Liftachse werden mit dem
gleichen Luftdruck wie die Luftfedern der Treibachse beaufschlagt
oder mit einem definierten Druckverhältnis dazu, so daß sich die
Fahrzeuglast auf beide Achsen gleichmäßig bzw. anteilsmäßig verteilt.
Aus der DE-OS 34 28 867 ist eine Vorrichtung zur druckluftgestützten
Federung der beschriebenen Art bekannt, bei welcher die Vorgänge
"Belüften der Luftfedern der Treibachse" und "Entlüften der Luft
federn der Liftachse" gleichzeitig ablaufen können, ebenso wie die
umgekehrten Vorgänge "Entlüften der Luftfedern der Treibachse" und
"Belüften der Luftfedern der Liftachse". Diese Überlagerung gegen
sinniger Regelvorgänge gestattet eine besonders schnelle Anpassung
der Achslastverteilung, etwa innerhalb einer Anfahrhilfe: Durch
gleichzeitiges Belüften der Luftfedern der Treibachse und Entlüften
der Luftfedern der Liftachse - eventuell unterstützt durch Anheben
der Liftachse mittels einer Hebeluftfeder - lassen sich Achslast und
Anpreßdruck der Treibachse vergrößern, was in schwierigen Fahr
situationen, etwa auf losem Fahruntergrund, zu einer verbesserten
Traktion des Fahrzeuges führt.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein recht hoher Auf
wand bei der Anzahl der verwendeten Ventile.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung
eines Fahrzeuges mit mehreren Hinterachsen mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs weist demgegenüber den Vorteil auf, ei
ne unabhängige Regelung des Luftdrucks in den Luftfedern von
Treibachse und Liftachse auch mit einer geringeren Anzahl an
Ventilen zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form
eines Funktionsschaubildes schematisch dargestellt und in der nach
folgenden Beschreibung näher erläutert.
In der Zeichnung sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 beiderseits ei
ner Fahrzeuglängsachse angeordnete, ein federndes Luftpolster zwi
schen einer Treibachse (TrA) und einem Fahrzeugaufbau bildende Luft
federn der Treibachse bezeichnet. In Fahrtrichtung hinter den Luft
federn 1 und 2 der Treibachse befinden sich ein federndes Luftpol
ster zwischen einer Liftachse (LiA) und dem Fahrzeugaufbau bildende
Luftfedern 3 und 4 der Liftachse. In der Zeichnung nicht dargestellt
ist die Federung der Vorderachse des Fahrzeuges. Zusätzlich kann ei
ne Hebeluftfeder 5 vorgesehen sein, welche dazu dient, die Liftachse
anzuheben.
Die Vorrichtung wird durch eine Druckmittelquelle 6 über ein Rück
schlagventil 7 mit Druckluft versorgt. Über eine erste Druckleitung
10 wird eine Ventilanordnung 12 für die Treibachse versorgt, über
eine zweite Druckleitung 15 eine Ventilanordnung 17 für die Lift
achse.
Die Ventilanordnung 12 für die Treibachse besteht aus drei Ventilen
21, 22 und 23:
Das Ventil 21 sperrt in seiner ersten Stellung die erste Drucklei
tung 10 und verbindet gleichzeitig die Ventile 22 und 23 mit der
Atmosphäre. In seiner zweiten Stellung verbindet das Ventil 21 die
Ventile 22 und 23 mit der Druckmittelquelle 6. Die Ventile 22 und 23
sind gleichartig und arbeiten nach Art eines Absperrventils, geben
eine Verbindung also entweder frei oder nicht. Die Ventile 22 und 23
sind einerseits an das Ventil 21 angeschlossen und stehen anderer
seits mit den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse in Verbindung, wobei
jedes der Ventile 22 und 23 eine der Luftfedern 1 und 2 beaufschlagt.
Die Ventilanordnung 17 für die Liftachse besteht ebenfalls aus drei
Ventilen 31, 32, 33:
Das Ventil 31 sperrt in seiner ersten Stellung einen Durchgang und
gibt diesen in seiner zweiten Stellung frei, wobei über das Ventil
31 eine Verbindung zwischen der Hebeluftfeder 5 und jener Strömungs
verbindung herstellbar ist, welche die Ventile 21 und 22 bzw. 22 und
23 miteinander verbindet. Das Ventil 32 sperrt in seiner ersten
Stellung und verbindet in seiner zweiten Stellung die zweite Druck
leitung 15 mit den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse. Damit dient das
Ventil 32 der Belüftung der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse, wäh
rend die Entlüftung der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse über das
Ventil 33 vorgenommen wird, indem dieses in seine zweite Stellung
geschaltet wird. In dieser zweiten Stellung verbindet das Ventil 33
die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse mit der Atmosphäre, während in
der ersten Stellung des Ventils 33 dieses sperrt. Die Luftfedern 3
und 4 der Liftachse sind durch eine Verbindungsleitung 35 miteinan
der und mit den Ventilen 32 und 33 verbunden.
Drucksensoren 41, 42, 43 und 44 dienen zur Erfassung des Luftdrucks
in jeder der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse, in den einen nahezu
gleichen Luftdruck aufweisenden Luftfedern 3 und 4 der Liftachse und
in der Hebeluftfeder 5. Die Drucksensoren 41, 42, 43 und 44 erzeugen
ein elektrisches Signal, welches einer elektronischen Steuereinheit
45 zugeführt wird. Zur elektronischen Steuereinheit 45 gelangen au
ßerdem Meßsignale mindestens zweier Wegsensoren 48, 49, welche ent
weder am Fahrzeugaufbau oder an Elementen der Treibachse angebracht
sind und welche den Abstand zwischen Rad und Fahrzeugaufbau auf je
der der Fahrzeugseiten erfassen. Die elektronische Steuereinheit 45
bildet Ausgangssignale, über welche die Ventile 21, 22, 23, 31, 32
und 33 angesteuert werden.
Die Ventile 21, 22, 23, 31, 32 und 33 können als federbelastete,
druckmittelsteuerbare Wegeventile mit je einem pneumatischen Steuer
anschluß, der durch einen Vorsteuermagneten betätigbar ist, ausge
führt sein. Die Vorsteuermagnete aller Ventile 21, 22, 23, 31, 32
und 33 sind über elektrische Leitungen mit der elektronischen Steu
ereinheit 45 verbunden. Anstelle der vorgesteuerten Magnetventile
können auch direkt gesteuerte Magnetventile verwendet werden.
Außer den bereits beschriebenen können der elektronischen Steuerein
heit 45 nach weitere Meßgrößen zugewiesen werden, etwa die über ei
nen Tachometer erfaßte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges.
In einem Speicher der elektronischen Steuereinheit 45 sind Sollwerte
der Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung gespeichert, wie
z.B. der Abstand der Fahrzeugzelle von der Achse und Luftdrücke in
den Luftfedern 1, 2, 3, 4 und in der Hebeluftfeder 5. Eine Ver
gleichseinrichtung der elektronischen Steuereinheit 45 vergleicht
die Sollwerte mit den Istwerten und gibt bei Abweichungen über elek
trische Leitungen Schaltimpulse an die Ventile 21, 22, 23, 31, 32
und 33.
Die elektronische Steuereinheit 45 kann zusätzlich mit manuell betä
tigbaren Schaltern verbunden sein. Mit diesen Schalteinrichtungen
können die Luftdrücke in den Luftfedern manuell beeinflußt werden,
etwa im Rahmen einer Anfahrhilfe.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung soll im folgenden an Beispielen
erläutert werden:
Beim Beladen senkt sich unter zunehmender Last der Fahrzeugaufbau.
Die Wegsensoren 48, 49 melden der elektronischen Steuereinheit 45
eine Verringerung des Abstandes zwischen dem Fahrzeugaufbau und der
Treibachse, wodurch ein Steuervorgang ausgelöst wird, der einen vor
gegebenen Normalabstand zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Treib
achse wieder herstellt.
Der hierzu erforderliche Druckaufbau in den Luftfedern 1 und 2 der
Treibachse erfolgt, indem die Ventile 21, 22 und 23 auf Durchlaß ge
schaltet werden, so daß Druckluft aus der Druckmittelquelle 6 in die
Luftfedern 1 und 2 der Treibachse gelangt. Gleichzeitig lassen sich
die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse belüften, indem das Ventil 32
auf Durchlaß geschaltet wird. Die Belüftung der Luftfedern 1 und 2
der Treibachse sowie der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse erfolgt
dabei unabhängig voneinander, da die Belüftung über die beiden unab
hängigen Druckleitungen 10 und 15 vorgenommen wird. Das Verhältnis
des Drucks in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse zum Druck in den
Luftfedern 3 und 4 der Liftachse ist dabei innerhalb der elektroni
schen Steuereinheit 45 festgelegt. Die Ermittlung des Druckes in den
Luftfedern erfolgt, wie bereits beschrieben, mittels der Drucksenso
ren 41, 42 und 43. Auf die Kriterien bei der Festlegung des Druck
verhältnisses soll hier nicht weiter eingegangen werden, jedoch wird
man in der Regel bestrebt sein, die Luftfedern 1 und 2 der Treib
achse so weit mit Druck zu beaufschlagen, daß die Treibachse ihre
maximal zulässige Last und die Liftachse die zusätzliche Last über
nimmt (Traktionsoptimierung). Ist der Beladungsvorgang beendet, wer
den die Ventile 22, 23 und 32 in ihre erste, sperrende Stellung zu
rückgeschaltet.
Beim Entladen des Fahrzeuges hebt sich bei abnehmender Last der
Fahrzeugaufbau. Die Wegsensoren 48, 49 melden der elektronischen
Steuereinheit 45 eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Fahr
zeugaufbau und der Treibachse, wodurch ein Steuervorgang ausgelöst
wird, der den vorgegebenen Normalabstand zwischen dem Fahrzeugaufbau
und der Treibachse wieder herstellt.
Hierzu werden die Ventile 22 und 23 auf Durchlaß geschaltet, während
das Ventil 21 in die zur Atmosphäre hin öffnende, erste Stellung
schaltet, so daß die Luftfedern 1 und 2 der Treibachse zur Atmo
sphäre hin entlüftet werden. Das Ventil 33 wird ebenfalls auf Durch
laß geschaltet, so daß auch die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse in
die Atmosphäre entlüftet werden. Auch der Vorgang des Entlüftens der
Luftfedern 1, 2, 3 und 4 wird durch die Drucksensoren 41, 42 und 43
überwacht und der elektronischen Steuereinheit 45 in Form von elek
trischen Signalen gemeldet.
An der bereits beschriebenen Steuerung beim Be- und Entladen des
Fahrzeuges kann ebenfalls die Hebeluftfeder 5 beteiligt sein. Dabei
bewirkt eine Belüftung der die Liftachse als Ganzes anhebenden Hebe
luftfeder 5 über das auf Durchlaß geschaltete Ventil 31 eine Entla
stung der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse und damit gleichzeitig
eine Belastung der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse. Ein Belüften
der Hebeluftfeder 5 wird also zu einem Absinken des Fahrzeugaufbaus
führen, was durch eine Erhöhung des Druckes in den Luftfedern 1 und
2 der Treibachse kompensiert werden muß. Da im umgekehrten Falle ein
Entlüften der Hebeluftfeder 5 über das auf Durchlaß geschaltete Ven
til 33 zu einem Druckanstieg in den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse
und zu einem Anheben des Fahrzeugaufbaus führt, muß dies durch ein
Entlüften der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse kompensiert werden.
Regelvorgänge an der Hebeluftfeder 5 sowie an den Luftfedern 1 und 2
der Treibachse können also sinnvollerweise nur gleichsinnig ablau
fen, weshalb auch die Hebeluftfeder 5 über das Ventil 31 an der
gleichen Druckleitung angeschlossen ist, welche auch zu den Luftfe
dern 1 und 2 der Treibachse führt.
Bei einer einseitigen Be- oder Entladung des Fahrzeuges zeigen die
Wegsensoren 48 und 49 für jede Fahrzeugseite ein unterschiedliches
Niveau an. Auch können Drucksensoren 41 und 42 unterschiedliche
Drücke in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse einer jeden Fahr
zeugseite signalisieren. Die Ventile 22 und 23 werden dann unter
schiedlich beaufschlagt, wodurch der Fahrzeugaufbau wieder in eine
achsparallele Lage geschwenkt wird.
Bei Bedarf, z.B. als Anfahrhilfe auf schlechtem Fahruntergrund, kann
bei entsprechender Belastung des Fahrzeuges die Achslast der Treib
achse erhöht werden. Hierzu werden, beispielsweise ausgelöst durch
die Handbetätigung eines Schalters, die Luftfedern 1 und 2 der
Treibachse belüftet und die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse entlüf
tet. Normalerweise bleibt die Hebeluftfeder 5 an diesem Vorgang un
beteiligt. Erst wenn eine stärkere Erhöhung der Achslast der Treib
achse gewünscht wird, kann dies durch ein Anheben der Liftachse mit
tels der Hebeluftfeder 5 erfolgen. Das Anheben der Liftachse durch
die Hebeluftfeder 5 kann jedoch nur erfolgen, wenn der Druck in den
Luftfedern 3 und 4 der Liftachse gleich oder kleiner als ein vorge
gebener Restdruck ist und wenn durch das Anheben der Liftachse der
vorgegebene maximal zulässige Druck in den Luftfedern 1 und 2 der
Treibachse nicht überschritten wird.
Die Regelvorgänge innerhalb der Anfahrhilfe können besonders schnell
ablaufen, da das Belüften der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse
gleichzeitig mit dem Entlüften der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse
erfolgen kann. Zu diesem Zwecke werden die Ventile 21, 22 und 23 so
auf Durchsatz geschaltet, daß Druckluft aus der Druckmittelquelle 6
zu den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse gelangt, gleichzeitig wird
durch Schalten des Ventils 33 in seine öffnende Stellung Luft aus
den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse in die Atmosphäre entspannt.
Die Beendigung der Anfahrhilfe kann entweder wiederum durch Betäti
gung eines Handschalters oder durch eine Zeitschaltung ausgelöst
werden. Dadurch wird ein Entlüften der Luftfedern 1 und 2 der Treib
achse und ein Belüften der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse einge
leitet. Dazu wird das Ventil 21 in seine erste Stellung gebracht,
mithin werden die Luftfedern 1 und 2 der Treibachse in die Atmo
sphäre entlüftet, außerdem werden die Ventile 32 und 33 der Ventil
anordnung 17 umgeschaltet, so daß Ventil 33 sperrt und Ventil 32 die
Luftfedern 3 und 4 der Liftachse mit der Druckmittelquelle 6 verbin
det.
Die Vorrichtung gestattet also eine Überlagerung gegensinniger Re
gelvorgänge an der Treibachse und der Liftachse. Die Belüftung der
Luftfedern der einen Achse und die Entlüftung der Luftfedern der an
deren (und umgekehrt) kann gleichzeitig erfolgen. Durch diese sepa
rate Ansteuerung der Treib- und Liftachse können Regelvorgänge der
Achslastverteilung und Niveauregelung sehr schnell ablaufen.
Claims (2)
- Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung eines Fahrzeuges mit mehreren Hinterachsen, von denen mindestens eine Hinterachse als Treibachse und mindestens eine weitere Hinterachse als nicht ange triebene Achse, insbesondere Liftachse, dient,
- - mit zwischen der Treibachse und dem Fahrzeugaufbau angeordneten Luftfedern der Treibachse sowie mit zwischen der Liftachse und dem Fahrzeugaufbau angeordneten Luftfedern der Liftachse,
- - mit Ventilen, über die die Luftfedern der Treibachse und der Lift achse mit einer Druckmittelquelle oder mit der Atmosphäre verbind bar sind, wobei die Ventile so schaltbar sind, daß gleichzeitig die Luftfedern jeweils einer beider Achsen belüftbar und die Luftfedern jeweils der anderen beider Achsen entlüftbar sind,
- - mit einer an sich bekannten, mittels einer Ventileinrichtung mit der Druckmittelquelle oder der Atmosphäre verbindbaren Hebeluftfe der zur Anhebung der Liftachse,
- dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Luftfedern (3, 4) der Liftachse miteinander verbunden sind und
- - daß insgesamt sechs Ventile (21, 22, 23, 31, 32, 33) zur Steuerung des Luftdrucks in den Luftfedern (1, 2, 3, 4) und in der Hebeluft feder (5) vorhanden sind.
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