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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sicherstellung eines Restdrucks in mindestens einem Luftfederbalg gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Ein derartiges Auflieger-Anhängefahrzeug verfügt mindestens über eine Tragachse, neben der noch weitere entlastbare Achsen vorgesehen sein können, die als Lift- oder Schleppachsen ausgebildet sein können. In einer üblichen Konstruktionsweise wird ein Rad der Tragachse durch eine Schwinge geführt, an der auch mindestens ein dem Rad zugeordneter Luftfederbalg befestigt ist, der sich auf seiner anderen Seite am Fahrzeugrahmen des Aufliegers abstützt. Ein Rad der Tragachse bewegt sich also beim Ein- und Ausfedern auf einer Kreisbahn, was bedeutet, dass im Zuge einer Höhenveränderung neben der vertikalen Bewegung auch eine horizontale Bewegung stattfindet und das Rad ”abrollen” möchte.
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Wird ein solches Auflieger-Anhängefahrzeug über sein Zugfahrzeug z. B. im Rangierbetrieb an eine Rampe zum Be- bzw. Entladen gefahren, so werden üblicherweise die Bremsen am Zug- und Anhängefahrzeug eingelegt, so dass sich die Räder der Auflieger-Tragachse nicht mehr ungebremst drehen können. Wird nun in diesem Zustand über die Niveauregeleinrichtung eine Höhen-Absenkung an die Rampe vorgenommen, indem z. B. ein Senken-Taster an einer Bedieneinheit betätigt wird, so wird sich in der Verspannung die Auflieger-Niveauhöhe je nach Ladezustand und Fahrbahneigenschaft mehr oder weniger stark verändern, wobei ein Teil der auf die Tragachse ausgeübten Gewichtskraft von den Radbremsen aufgenommen wird. Auf jeden Fall wird aber bei diesem Vorgang Luft aus den Luftfederbälgen der Tragachse abgelassen, was oft bis zu ihrer vollständigen Entlüftung führt.
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Nach dem Lösen der Bremse, wenn die mechanische Verspannung wieder aufgehoben ist, können aber die nun entlüfteten Tragachsen-Luftfederbälge den Auflieger-Aufbau nicht mehr abstützen, der Aufbau fällt mit seinem gesamten Gewicht auf die unteren Gummipuffer, und bei diesem Durchschlagen werden die Stoßdämpfer stark belastet, wodurch sie bei ungünstigen Umständen sogar beschädigt werden können.
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In Bezug auf eine Liftachse wird bei dem bekannten Liftachsen-Steuerventil Typ 463 084 030 0 der Firma WABCO unter Nutzung von pneumatischen Einrichtungen im Ventil selbst durch Einspeisung von Versorgungsluft sichergestellt, dass im zugehörigen Liftbalg ein Restdruck (von z. B. 0,5 bar) nicht unterschritten wird. Dieser Restdruck ist erforderlich, um ein Knittern des Liftbalges und damit seine Zerstörung zu verhindern. Ein derartiges Ventil ist aber bei einer Niveauhöhenanlage für die Tragachse eines Aufliegers nicht einsetzbar, da das Fahrzeug dann nicht mehr vollständig absenkbar wäre.
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Neben dieser Restdruckhaltung in einem Liftbalg mit pneumatischen Mitteln sind auch elektronische Steuerungen für entlastbare Achsen (Lift- bzw. Schleppachsen) bekannt (Typ 400 070 029 0 bzw. Typ 400 070 018 0 der Firma WABCO), bei denen zum Zwecke des Knitterschutzes ein Restdruck in den Bälgen der entlastbaren Achsen sichergestellt wird. Die elektrischen Mittel sind dabei Teil der entsprechenden Steuerung für die entlastbaren Achsen. Diese Steuerungen verfügen jedoch über keine Mittel zur Bereitstellung eines Restdrucks für die Luftfederbälge der Tragachse eines Auflieger-Anhängefahrzeugs.
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Die Entgegenhaltung
DE 19638279 A1 beschreibt ein System zur Einstellung eines Fahrzeugaufbauniveaus mit Stellmitteln zur Änderung des Fahrzeugniveaus, Erfassungsmitteln zur Erfassung des Fahrzeugniveaus und Steuermitteln zur Ansteuerung der Stellmittel. Die Steuermittel sind derart ausgestaltet, dass in einem vorgebbaren Betriebsmittel die Stellmittel wenigstens einmal angesteuert werden. Die Änderung des Fahrzeugniveaus in Reaktion auf diese Ansteuerung werden dann erfasst, wobei die weiteren Ansteuerungen des Stellmittels abhängig von der erfassten Änderung geschehen. Hierdurch wird eine durch Verspannungen bedingte ruckartige Aufwärtsbewegung des Fahrzeugaufbaus bei einem Lösen der Feststellbremse nach dem Entladevorgang wirksam vermieden.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, Maßnahmen zur Sicherstellung eines Restdrucks in den Luftfederbälgen für eine Auflieger-Tragachse anzugeben, um ein Aufschlagen des Auflieger-Aufbaus auf die unteren Gummipuffer zu verhindern und so die mechanische Belastung der Fahrzeugmechanik zu verringern.
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Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst; Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass mit ihrer Realisierung praktisch keine Erhöhung der Herstellkosten verbunden ist, da die erfindungsgemäßen Maßnahmen durch die Modifikation eines bestehenden Regelprogramms durchgeführt werden.
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Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es zur Durchführung der erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht erforderlich ist, die Ursache eines möglichen Aufprallens auf die Gummipuffer, nämlich die Betätigung der Feststellbremse, mit Sensormitteln zu erfassen.
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Es ist weiter vorteilhaft, dass der Niveauhöhen-Bereich durch den erfindungsgemäßen Restdruckhaltungs-Algorithmus nicht eingeschränkt wird und alle Niveauhöhen, von den Gummipuffern bis zum Niveau der maximal möglichen Luftfederbalg-Belüftung über die Niveauregelung angefahren werden können.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 das Flussschaltbild der Regelschleife einer elektronischen Niveauregelungseinrichtung;
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2 das Flussschaltbild eines erfindungsgemäßen Algorithmus ”Restdruckhaltung”.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Sicherstellung eines Restdrucks in einem Luftfederbalg für eine Tragachse wird für die bevorzugte Ausführungsform, bei der Anwendung der Erfindung auf ein Auflieger-Anhängefahrzeug beschrieben, da bei diesem Typ die nach dem Stand der Technik nachteiligen Auswirkungen des Aufprallens des Auflieger-Aufbaus beim Bremsen-Lösen z. B. im Rangierbetrieb bevorzugt auftreten.
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Alternativ kann das erfindungsgemäße Verfahren aber auch auf jedes Teilfahrzeug eines Fahrzeugzugs, auf ein Zugfahrzeug oder auf ein Anhängefahrzeug ganz allgemeiner Bauart, angewendet werden, oder die Erfindung kann auch für ein einzelnes Fahrzeug benutzt werden; in diesem Sinne umfasst bezüglich der Erfindung der Begriff ”Teilfahrzeug” also alle diese genannten Typen von Fahrzeugen.
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Ein als Auflieger-Anhängefahrzeug ausgebildetes Teilfahrzeug verfügt über mindestens eine feste Achse, die als Tragachse ausgebildet ist, diese Achse ist mit einer elektronischen Luftfederungseinrichtung ausgerüstet, und über dieser Tragachse stützt sich der Aufbau des Teilfahrzeugs über mindestens einen Luftfederbalg ab; weiter ist eine elektronische Niveauregelungseinrichtung vorgesehen, über welche die Niveauhöhe des Teilfahrzeug-Aufbaus, nämlich der Abstand zwischen dem Teilfahrzeug-Aufbau und der mindestens einen Tragachse, geregelt wird.
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Für die Niveauhöhen-Regelung wird der Niveauregeleinrichtung ein Sollniveau vorgegeben, und durch Belüften bzw. Entlüften des mindestens einen Luftfederbalges mit Hilfe von Ventilmitteln wird am Teilfahrzeug das angeforderte Sollniveau als Istniveau eingestellt, wobei der für die Regelung benötigte Wert des Istniveaus mit Hilfe von Wegsensor-Mitteln erfasst wird.
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Während der Fahrt wird der Niveauregeleinrichtung ein für den Fahrzustand gültiges, als Parameter gespeichertes Sollniveau vorgegeben, während im Stillstand des Teilfahrzeugs oder im Rangierbetrieb (z. B. 0 bis 10 km/h) das Solliveau über eine Bedieneinheit, z. B. durch Betätigung eines Tasters ”Heben” bzw. ”Senken” manuell vorgewählt bzw. verändert werden kann.
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Das Flussschaltbild der Regelschleife nach 1 zeigt in vereinfachter Form alle diejenigen Schritte des Regelprogramms, die zum Verständnis der erfindungsgemäßen Restdruckhaltung von Bedeutung sind. Die entsprechend dem Prinzip eines Abtastreglers ausgebildete Regelschleife wird regelmäßig, in vorzugsweise gleichen Zeitabständen, z. B. gesteuert über einen Zeit-Interrupt, durchlaufen.
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Im Schritt (10) werden zunächst über Wegsensoren die aktuellen Niveauhöhen für die Niveauhöhenregeleinrichtung gemessen (z. B. sind drei Wegsensoren installiert, da eine Ebene im Raum durch drei Punkte festgelegt ist), die Wegsensor-Messwerte werden gefiltert, und aus den so ermittelten Niveauhöhen-Messwerten wird ein Istniveau errechnet. Es wird dann in die Niveauregelungs-Bedieneinheit eingelesen, z. B. werden Taster ”Heben” und ”Senken” ausgewertet, und daraus wird bestimmt, in welcher Weise der Bediener der Anlage die Niveauhöhe manuell zu verändern beabsichtigt, vorausgesetzt, das Fahrzeug befindet sich, wie erläutert, im Stillstand oder im Rangierbetrieb. Die angedeuteten weiteren Funktionen im Schritt (10) sind ohne Bedeutung für das Verfahren der Restdruckhaltung.
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Im Schritt (11) werden die für eine elektronische Niveauhöhenregeleinrichtung typischen Funktionen durchgeführt, es wird das Sollniveau bestimmt, was, wie erläutert, im Fahrzustand einem vorgegebenen Soll-Fahrniveau und im Stillstand bzw. im Rangierbetrieb einem vorstehend erläuterten, manuell gesteuerten, z. B. einem für das Be- und Entladen geeigneten Betriebsniveau entspricht. Mit dem bekannten Sollniveau und dem im Schritt (10) ermittelten Istniveau wird die Regelabweichung bestimmt, und daraus ergibt sich dann ein Ansteuerwunsch für die Ventileinrichtung, nämlich ”Heben” für den Fall, dass das Sollniveau größer ist als das Istniveau ist, ”Senken” für den Fall des kleineren Sollniveaus als dem Istniveau, oder keine Ansteuerung, wenn Soll- und Istniveau übereinstimmen.
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Ein im Schritt (11) festgelegter Ansteuerwunsch wird im Schritt (13) ausgewertet und es werden gegebenenfalls entsprechende Ventile angesteuert, die ”Heben” oder ”Senken” bewirken.
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Insoweit ist bezüglich 1 die grundlegende Funktion einer elektronischen Niveauregeleinrichtung beschrieben. Erfindungsgemäß ist zwischen den Schritten 11 und 13 der Schritt (12) mit dem Algorithmus der Restdruckhaltung dazwischengeschaltet, welcher Informationen aus den Schritten (10) und (11) weiter auswertet und den Ansteuerungswunsch aus den Schritt (13) ggf. dergestalt verändert, dass erfindungsgemäß ein hinreichender Restdruck in dem mindestens einem Tragachsen-Luftfederbalg sichergestellt wird.
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Dieser Algorithmus ”Restdruckhaltung” nach Schritt (12) in 1 ist in 2 als Flussschaltbild mit einzelnen Schritten dargestellt.
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Wenn der Auflieger-Aufbau auf den Gummipuffern der mindestens einen Tragachse aufliegt, so hat der Auflieger das Pufferniveau eingenommen; aufgrund der elastischen Eigenschaft der Gummipuffer ist streng genommen das Pufferniveau ein kleiner Niveaubereich, da die Eindrückung in den Gummipuffern abhängig ist vom Gewicht des Aufbaus und damit von der Beladung. Da aber die Eindrückung bei der Auflage bei einem ganz bestimmten Niveau beginnt, ist jedoch eindeutig feststellbar, wann das Niveau des Fahrzeugaufbaus höher ist als das Pufferniveau, und gerade in diesem ”höheren” Zustand muss der mindestens eine Tragachsen-Luftfederbalg gegen Entlüftung gesichert werden, da die Feststellbremse vom Fahrer angezogen sein kann und beim Wiederlösen der Feststellbremse das vorstehend erläuterte Durchschlagen des Aufbaus auf die Puffer erfolgt, wenn nämlich der mindestens eine Tragachsen-Luftfederbalg zwischenzeitlich entlüftet worden ist.
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Im Flussschaltbild nach 2 wird daher zuerst in der Verzweigung (21) geprüft, ob das Istniveau oberhalb des Pufferniveaus ist. Ist dies der Fall, so wird in der Verzweigung (22) geprüft, ob das Sollniveau oberhalb des Pufferniveaus ist. Ist dies ebenfalls der Fall, so wird in der Verzweigung (23) geprüft, ob ein Merker ”Restdruckhaltung” gleich Null gesetzt ist oder nicht.
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Dieser Merker ”Restdruckhaltung” ist im Falle der aktivierten Restdruckhaltung gleich 1 und im Falle der nicht aktivierten Restdruckhaltung gleich Null gesetzt; in der Verzweigung (23) wird daher sinngemäß festgestellt, ob aus einem vorausgegangenen Durchlauf die Restdruckhaltung bereits aktiviert ist oder nicht. Ist sie noch nicht aktiviert ((23) Ausgang-JA), dann wird geprüft, ob der Druck im Radachsen-Luftfederbalg größer oder gleich ist als der parametrierte Restdruck (ein als Parameter vorgegebener Restdruck), bei dessen Einhaltung eine Sicherheit gegen das ”Durchschlagen” gegeben ist (Verzweigung (24)). Bei nicht ausreichendem Druck ((24) Ausgang-NEIN) wird bei nicht gesetztem Merker ”Restdruckhaltung” (Verzweigung (25) Ausgang-NEIN), aus dem Istniveau ein Vergleichsniveau für spätere Durchläufe bestimmt (Schritt (26)) und dann wird im Schritt (27) eine Anforderung ”Belüften” gesetzt, die im oben erläuterten Schritt (13) nach 1 als Ansteuerungswunsch ausgewertet wird. Außerdem wird der Merker ”Restdruckhaltung” auf 1 gesetzt, und damit wird der Zyklus der Restdruckhaltung aktiviert.
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Beim nächsten Durchlauf der Regelschleife und des Algorithmus Restdruckhaltung (12) nach 1 des durchläuft, soweit man annimmt, dass sich die Verspannungs- und Sollwert-Situation in der Zwischenzeit nicht geändert hat, das Programm wieder die Verzweigungen (21) und (22), zweigt dann aber, weil der Merker ”Restdruckhaltung” in der Zwischenzeit auf 1 gesetzt worden ist (Verzweigung (23) Ausgang-NEIN), zur Verzweigung (28), und dort wird geprüft, ob das Istniveau kleiner ist als ein Vergleichsniveau, welches beim vorhergehenden einmaligen Durchlauf durch den Schritt (26), vor der erstmaligen Setzung des Merkers ”Restdruckhaltung” im Schritt (27), aus dem Istniveau bestimmt worden ist.
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Bezüglich des im Zuge der Aktivierung des Zyklus der Restdruckhaltung (26) festgelegten Vergleichsniveaus wird also in den folgenden Durchläufen jeweils durch die Verzweigung (28) geprüft, ob das Istniveau dieses festgelegte Vergleichsniveau unterschreitet oder nicht.
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Unterschreitet bei einem dieser folgenden Durchläufe das Istniveau nicht mehr das Vergleichsniveau (Verzweigung (28) Ausgang-NEIN), so hat sich durch die Belüftung des Tragachsen-Luftfederbalgs dort bereits ein derart erhöhter Druck aufgebaut, der schon per Gaskraft (möglicherweise sogar gegen eine Feststellbremsen-Verspannung) den Aufbau über das Vergleichsniveau, das zu Beginn des Restdruckhaltungs-Zyklus vorlag, hinausgehoben hat, was bedeutet, dass sich jetzt natürlich ein hinreichender Druck zur Sicherheit gegen das Durchschlagen beim Bremsenlösen aufgebaut hat: Im Schritt (29) wird die Belüftungs-Anforderung gestoppt, und das Istniveau wird als neues Sollniveau übernommen. Der Zyklus der Restdruckhaltung ist abgeschlossen, und der Merker ”Restdruckhaltung” wird wieder auf Null gesetzt.
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Diese Beendigung des Restdruckhaltungs-Zyklus über die Verzweigung (28) stellt eine Art Sicherheitsabschaltung für den Zyklus dar, der z. B. immer dann wirksam wird, wenn für den parametrierten Restdruck versehentlich ein zu großer Wert gewählt worden ist.
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Die normale Beendigung des Restdruckhaltungs-Zyklus findet dagegen über die Verzweigung (24) statt, wenn nach aktivierter Restdruckhaltung bei einem Durchlauf in der Verzweigung (28) zwar festgestellt wird, dass das Istniveau kleiner ist als das Vergleichsniveau ((28) Ausgang-JA), sich dann jedoch in der folgenden Verzweigung (24) herausstellt, dass der Druck im Tragachsen-Luftfederbalg nun größer ist als der parametrierte Restdruck ((24) Ausgang-JA). Über die der Sicherheit dienenden Verzweigung (31), die einen Eingriff nur bei aktivietem Restdruckhaltungs-Zyklus erlaubt ((31) Ausgang-JA), wird der oben erläuterte Schritt (29) angesteuert und der Restdruckhaltungs-Zyklus beendet.
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Wenn in einem der folgenden Durchläufe bereits zu Beginn festgestellt wird, dass entweder das Istniveau nicht mehr oberhalb des Pufferniveaus ist ((21) Ausgang-NEIN), oder dass das Sollniveau nicht mehr größer ist als das Pufferniveau ((22) Ausgang-NEIN), dann liegt ebenfalls kein Grund mehr vor, einen aktivierten Restdruckhaltungs-Zyklus weiter aufrechtzuerhalten, und dann wird über die zur Verzweigung (31) gleichwirkende Verzweigung ((30) Ausgang-JA) der aktivierte Restdruckhaltungs-Zyklus im Schritt (29), wie erläutert, beendet. Es sei ergänzt, dass im Fall des negativen Ausgangs der Sollniveau-Überprüfung ((22) Ausgang-NEIN) aus programmtechnischen Gründen im Schritt (32) der Merker ”Restdruckhaltung” sofort zurückgesetzt wird.
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Ergänzt sei weiter, dass mit der Verzweigung (22) ermöglicht wird, auch sehr kleine Sollniveaus vorzugeben und den Aufbau qua Regelung auch bis auf die Gummipuffer abzusenken.