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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Anhebesystem für eine Achse eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, umfassend mindestens ein am Fahrzeug angelenktes Hubelement, welches Hubelement zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand verfahrbar und derart mit der Achse zusammenwirkend ausgebildet ist, dass die Achse in dem ersten Zustand angehoben und in dem zweiten Zustand abgesenkt ist.
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Das Ziel der Nutzfahrzeugindustrie ist es, Hubsysteme für Fahrzeugachsen zur Verfügung zu stellen, um beispielsweise bestimmte Achsen bei einem Nichtgebrauch anzuheben, so dass sich der Rollwiderstand und der Reifenverschleiß verringert.
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Zu diesem Zweck sind Achsen – beispielsweise für Nutzkraftfahrzeuge – bekannt, welche sich bei Nichtgebrauch anheben lassen, wobei als Hubmechanismus beispielsweise Luftfedern verwendet werden oder Hubmechanismen, welche an die Schwingungsdämpfer der Achsen gekoppelt sind. Ein Nachteil bei der Verwendung von Luftfedern, welche mit dem Druckluftnetz des Fahrzeugs zusammenwirken, ist darin zu sehen, dass hierbei ein relativ hoher Bauraumbedarf erforderlich ist. Bei der Integration der Anhebefunktion mit einem Schwingungsdämpfer des Fahrzeugs liegt ein wesentlicher Nachteil darin, dass sich aufgrund der im Dämpferelement auftretenden Leckageströmung der Wirkungsgrad des gesamten Systems verschlechtert.
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Der überwiegende Teil vorbekannter Achsen mit Anhebesystem ist zudem bei abgesenkter Achse nicht von dem Anhebesystem abgekoppelt. Dies beeinträchtigt den Fahrkomfort erheblich.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Anhebesystem für Achsen von Fahrzeugen weiterzuentwickeln, um ein Anhebesystem mit einem geringen Platzbedarf zu schaffen, ohne den Fahr- und Dämpfungskomfort des Fahrzeugs negativ zu beeinflussen.
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Gelöst ist diese Aufgabe durch ein Anhebesystem für eine Achse eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Anhebesystems finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 11. Hiermit wird der Wortlaut dieser Unteransprüche durch ausdrückliche Bezugnahme in die Beschreibung mit aufgenommen, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
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Das erfindungsgemäße Anhebesystem für eine Achse eines Fahrzeugs, vorzugsweise eines Nutzfahrzeugs, umfasst mindestens ein am Fahrzeug angelenktes Hubelement, welches Hubelement zwischen einem ersten und einem zweiten Zustand verfahrbar ist. Weiterhin ist das Hubelement derart mit der Achse zusammenwirkend ausgebildet, dass die Achse in dem ersten Zustand angehoben und in dem zweiten Zustand abgesenkt ist. Das erfindungsgemäße Anhebesystem ist gekennzeichnet durch mindestens ein Verbindungselement, welches einerseits über ein Gelenk mit dem Hubelement verbunden und andererseits mit der Achse derart zusammenwirkend ausgebildet ist, dass die Achse in dem ersten Zustand angehoben und in dem zweiten Zustand abgesenkt ist, und durch mindestens ein Begrenzungselement, welches Begrenzungselement dazu ausgebildet ist, die Bewegungsbahn des Gelenks beim Verfahren zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand zu begrenzen.
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Das Anhebesystem ist folglich dazu ausgebildet, eine Fahrzeugachse zwischen einem angehobenen und einem abgesenkten Zustand zu verfahren. Dies ermöglicht es, den Rollwiderstand des Fahrzeugs zu verringern, wodurch sich ein geringerer Verschleiß und Kraftstoffbedarf ergibt.
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Zum Sicherstellen einer effizienten Funktion des Hubmechanismus ist weiterhin ein Begrenzungselement vorgesehen, welches dazu dient die Bewegungsbahn des Gelenks zu begrenzen bzw. zu führen. Weiterhin ist ein Verbindungselement vorgesehen, welches gelenkig mit dem Hubelement verbunden ist und eine Hubbewegung des Hubelementes an die Achse weitergibt. Die Weitergabe der Hubbewegung des Hubelementes kann direkt über das Verbindungselement oder indirekt über wenigstens noch ein weiteres Element erfolgen. Eine derartige Ausgestaltung erlaubt es, das Anhebesystem sehr platzsparend an die bereits vorhandenen Radaufhängungselemente anzubinden bzw. in diese zu integrieren.
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Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhebesystems für eine Achse eines Fahrzeugs sieht vor, dass das Begrenzungselement als zug- und oder druckstabiles Element, vorzugsweise als Stange oder als Hebel, ausgebildet ist. Eine alternative Ausführungsform hierzu sieht vor, dass zur Begrenzung der Bahn des Gelenks das Begrenzungselement nach Art eines Anschlags oder einer Anschlag-/Führungsstruktur ausgebildet ist. Bei der ersten Ausführungsform ist das Begrenzungselement einerseits am Aufbau oder Fahrschemel des Fahrzeugs angelenkt und andererseits mit dem Verbindungselement bzw. mit dem Gelenk verbunden. Der Begriff „Aufbau des Fahrzeugs“ bezeichnet in der vorliegenden Beschreibung Karosseriebestandteile des Fahrzeugs, wohingegen der Begriff „Fahrschemel des Fahrzeugs“ eine Art Hilfsrahmen beschreibt, welcher als Anlenkung für die entsprechenden Elemente des Fahrzeugs dient.
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Das Begrenzungselement kann bei der ersten vorstehend genannten Ausführungsform sowohl in Zugrichtung als auch in Druckrichtung belastet werden. Als vorteilhaft bei dieser Ausführungsform ist anzusehen, dass das Begrenzungselement und das Verbindungselement nur Zug- bzw. Druckkräfte aushalten müssen, jedoch keine Biegespannungen. Dies ermöglicht eine einfache Konstruktion und reduziert die Anforderungen an die Materialien der einzelnen Bauelemente.
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Die zweite vorstehend genannte Variante umfasst ein Begrenzungselement nach Art eines Anschlags oder einer Anschlag-/Führungsstruktur, welches bzw. welche nicht unmittelbar und dauerhaft an bzw. mit dem Gelenk zwischen Hubelement und Verbindungselement gekoppelt ist, sondern lediglich in einem ausgefahrenen Zustand des Hubelements mit diesem in Anlage kommt. Ein derartiger Anschlag kann beispielsweise eine Führungsebene oder Führungsbahn sein, welche in den Rahmen des Fahrzeugs integriert ist, wie beispielsweise ein Längsträger. Die Begrenzungsfunktion kann beispielsweise auf einem Kniehebelmechanismus basieren.
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Beide Ausführungsvarianten erfüllen eine Begrenzungsfunktion, da sie die Bewegungsbahn des Gelenks zwischen dem Hubelement und dem Verbindungselement beim Verfahren zwischen dem ersten und dem zweiten Zustand begrenzen.
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Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhebesystems sieht vor, dass die Achse an dem Verbindungselement angeordnet ist. Eine möglichst direkte Anordnung des Verbindungselementes an der Achse ermöglicht es, die Kompaktheit des Anhebesystems weiter zu verbessern.
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Vorteilhafterweise ist mindestens ein Lenker zum Anbinden eines an der Achse bzw. einer entsprechenden Radaufhängung angeordneten Rades vorgesehen, an welchem Lenker das Verbindungselement angelenkt ist. Das Anhebesystem ist so platzsparend an die bereits vorhandenen Elemente der Radaufhängung des Fahrzeugs anbindbar. Der erforderliche Bauraumbedarf lässt sich folglich weiter verringern.
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Eine andere alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhebesystems sieht vor, dass das Verbindungselement an einem Hebeelement angelenkt ist, welches speziell als Hebetisch ausgebildet sein kann. Dieses Hebeelement kommt beim Anheben der Achse mit dieser in Anlage. Im Fahrbetrieb des Fahrzeugs ist das Hebeelement dagegen vorteilhafterweise nicht mit der Achse verbunden. Entscheidend hierbei ist, dass bei einem Einfedern des Rades die Einfederbewegung nicht an das Anhebesystem übertragen wird, da dieses von der Achse abgekoppelt ist. Hierdurch erhöht sich der Fahrkomfort und gleichermaßen verringert sich der Verschleiß des Systems.
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Vorteilhafterweise ist das Hubelement in einem gemeinsamen Anlenkpunkt mit dem Lenker an dem Aufbau oder Fahrschemel des Fahrzeugs angelenkt. Eine Anlenkung zweier Bauelemente in einem gemeinsamen Anlenkpunkt verringert den konstruktiven Aufwand des Anhebesystems, womit insgesamt geringere Kosten für das Anhebesystem einhergehen.
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Vorteilhafterweise ist das Hubelement nach Art eines Zylinders oder einer Luftfeder oder eines Aktuators ausgebildet. Es können folglich je nach Bauraumangebot, Fahrzeugtyp und Lastanforderungen und sonstigen Umgebungsbedingungen verschiedene Hubelemente verwendet werden.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Anhebesystems sieht vor, dass die Achse in dem abgesenkten Zustand von dem Hubelement entkoppelt ist. Eine mechanische Entkopplung von Hubelement und Achse führt dazu, dass der Fahrkomfort verbessert wird und sich der Verschleiß an den betroffenen Bauelementen verringert. Hierdurch wird das Anhebesystem langlebiger und es sind weniger Wartungs- und Reparaturvorgänge zu erwarten.
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Vorteilhafterweise ist die Achse in dem abgesenkten Zustand auch von dem Begrenzungselement mechanisch entkoppelt. Bei der weiter oben beispielhaft erläuterten Ausführungsform, bei welcher ein Anschlag als Begrenzungselement vorgesehen ist, kann vorgesehen sein, das Hubelement bei abgesenkter Achse von diesem Begrenzungselement zu entkoppeln. Auch hierdurch reduziert sich der Verschleiß an Bauelementen, was zu einer längeren Lebensdauer des Anhebesystems führt.
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Vorteilhafterweise ist ein Getriebe zum Ankoppeln und Entkoppeln der Achse an die mit ihr verbindbaren Bauelemente bzw. von den mit ihr verbindbaren Bauelementen vorgesehen. Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass sich dieses Getriebe aus mehreren zug- und/oder druckstabilen Elementen und mehreren Hubelementen zusammensetzt. Es ist ebenfalls möglich, bei mehreren Hubelementen nur ein Verbindungs- und Begrenzungselement vorzusehen. Zur Optimierung des Bauraums und für einen besseren Lastfluss wird jedoch vorzugsweise für jedes Hubelement ein eigenes Begrenzungs- und Verbindungselement vorgesehen.
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Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Anhebesystems zeichnet sich dadurch aus, dass zum Sichern bei einem Ausfall des Anhebesystems ein Sicherungselement vorgesehen ist. Sollte die Wirkungslinie von Begrenzungselement und Verbindungselement zusammenfallen, ist im Wesentlichen kein Kraftaufwand an dem Hubelement aufzubringen, um die Achse in einer angehobenen Position zu halten, was durch ein einfaches mechanisches Sicherungssystem leicht zu leisten ist. Wenn das Begrenzungselement nach Art eines Anschlags ausgebildet ist, bedingt die Auslegung des Begrenzungselementes entscheidend den Kraftaufwand an dem Hubelement beim Halten der Achse in einen angehobenen Zustand.
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Wenn das Anhebesystem einen fluidisch vorzugsweise hydraulisch betriebenen Zylinder/ Kolben als Hubelement aufweist, sind bei dessen Auslegung die Kräfte zu berücksichtigen, welche statisch an der Achse auftreten. In dem angehobenen Zustand erfährt das Anhebesystem dabei die höchsten Belastungen und es besteht ein gutes Übersetzungsverhältnis für das Hubelement. Die dort notwendigen Kräfte sind dadurch gering.
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Weitere Vorteile und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Anhebesystems bei abgesenkter Achse und einem Begrenzungselement nach Art eines Anschlags;
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2 das erfindungsgemäße Anhebesystem aus 1 in einem angehobenen Zustand;
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3 eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhebesystems bei abgesenkter Achse;
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4 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Anhebesystems aus 3 bei angehobener Achse;
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5 eine schematische Darstellung einer weiteren alternativen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhebesystems mit direkter Anbindung an der Achse.
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1 zeigt ein erfindungsgemäßes Anhebesystem 1 mit einem Hubelement 2. Das Hubelement 2 setzt sich aus einem Kolben mit Kolbenstange 2a und einem Zylinder bzw. Zylindergehäuse 2b zusammen, wobei die Kolbenstange 2a innerhalb des Zylindergehäuses 2b bewegt wird. Das Hubelement 2 ist in einem Anlenkpunkt 2.1 an einem Rahmen 7 des Fahrzeugs angelenkt. Es liegt ebenfalls im Rahmen der Erfindung, dass das Hubelement 2 an einem Aufbau oder Fahrschemel (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angelenkt ist.
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Der Begriff „Aufbau“ des Fahrzeugs umfasst Karosseriebestandteile, wohingegen der Begriff „Fahrschemel“ des Fahrzeugs eine Art Hilfsrahmen beschreibt, welcher als Anlenkpunkt für weitere Elemente dient.
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Das Hubelement 2 ist also einerseits in dem Anlenkpunkt 2.1 an dem Rahmen 7 des Fahrzeugs angelenkt und andererseits über ein Gelenk 4 mit einem Verbindungselement 3 gelenkig verbunden.
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Das Verbindungselement 3 ist einerseits mit dem Hubelement 2 gelenkig verbunden und andererseits in einem Anlenkpunkt 3.1, 6.1 an einem Lenker 6 des Fahrzeugs angelenkt.
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Der Lenker 6 des Fahrzeugs dient zum Führen eines an einer Radaufhängung des Fahrzeugs angeordneten Rades und ist einerseits in einem Anlenkpunkt 3.1, 6.1 mit dem Verbindungselement 3 verbunden und andererseits in einem Anlenkpunkt 6.2 gemeinsam mit dem Hubelement 2 am Rahmen 7 des Fahrzeugs angelenkt. Der Anlenkpunkt 6.1 liegt näher an der Achse (nicht gezeigt) als der Anlenkpunkt 6.2.
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Die Achse (nicht gezeigt) befindet sich gemäß 1 in einem abgesenkten Zustand.
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2 zeigt dagegen das erfindungsgemäße Anhebesystem 1 aus 1 mit angehobener Achse. Elemente, welche mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie in 1, sind gleichwirkend.
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Zum Anheben der Achse (nicht gezeigt) wird die Kolbenstange 2a des Hubelementes 2 in Richtung des Pfeils M1 verfahren, wodurch das Hubelement 2 eine entsprechende Längenänderung erfährt.
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Das Gelenk 4 liegt auf dem als Anschlagsstruktur fungierenden Begrenzungselement 5 auf und kann auf diesem beispielsweise abrollen oder gleiten. Hierdurch wird die Achse nach Art eines Kniehebelmechanismus in Richtung des Pfeils M2 angehoben.
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3 zeigt eine alternative Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Anhebesystems 1, umfassend ein Hubelement 8 nach Art einer Luftfeder. Dieses Hubelement 8 ist einerseits in einem Anlenkpunkt 8.1 an dem Rahmen, Aufbau oder Fahrschemel 7 des Fahrzeugs angelenkt und andererseits über das Gelenk 4 mit dem Verbindungselement 3 verbunden.
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Das Verbindungselement 3 ist einerseits über das Gelenk 4 mit dem Hubelement 8 verbunden und andererseits in einem Anlenkpunkt 3.1, 10.1 an einem Hebeelement nach Art eines Hebetisches 10 angelenkt.
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Der Hebetisch 10 ist einerseits in dem Anlenkpunkt 3.1, 10.1 mit dem Verbindungselement 3 verbunden und andererseits in einem Anlenkpunkt 10.2 getrennt vom Hubelement 8 an dem Rahmen 7 des Fahrzeugs angelenkt.
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An dem Verbindungselement 3 greift weiterhin ein Begrenzungselement 9 an, welches dazu dient, die Bewegungsbahn des Gelenks zu begrenzen. Das Begrenzungselement greift einerseits an dem Verbindungselement 3 an und ist andererseits in einem Anlenkpunkt 9.1 an dem Rahmen 7 des Fahrzeugs angelenkt.
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Die Achse befindet sich gemäß 3 in einem abgesenkten Zustand. In diesem Zustand kommt der Hebetisch 10 nicht mit der Achse (nicht dargestellt) in Anlage.
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Das Hubelement 8 (Luftfeder) ist nicht direkt mit dem Hebetisch 10 verbunden, sondern über ein Koppelgetriebe, welcher sich aus dem Verbindungselement 3 und dem Begrenzungselement 9 zusammensetzt. Es liegt im Rahmen der Erfindung auch mehrere Verbindungs- und/ oder Begrenzungs- und/ oder Hubelemente vorzusehen.
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4 zeigt das Anhebesystem aus 3 bei angehobener Achse.
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Um die Achse anzuheben, wird das Hubelement 8 in Richtung des Pfeils M3 ausgefahren. Durch die Verbindung mit dem Begrenzungselement 9 und dem Verbindungselement 3 bewegt sich der Hebetisch 10 im Bereich des Anlenkpunktes 3.1, 10.1 in Richtung des Pfeils M4 nach oben und kommt mit der Achse in Anlage. Hierdurch wird die Achse angehoben.
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5 zeigt eine Alternative zur Ausführungsform des erfindungsgemäßen Anhebesystem gemäß 4, bei welcher anstelle eines Hebetisches (Bezugszeichen 10 in 4) einen Lenker 11 umfasst.
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Dieser Lenker 11 ist einerseits in dem Anlenkpunkt 3.1, 11.1 mit dem Verbindungselement 3 verbunden und andererseits in einem Anlenkpunkt 11.2 an dem Rahmen 7 des Fahrzeugs angelenkt.
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Bei einem Anheben des Lenkerendes im Bereich des Anlenkpunktes 3.1, 11.1 wird die Achse des Fahrzeugs angehoben.
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Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, anstelle der vorstehend beschriebenen Hubelemente 2, 8 einen geeigneten Aktuator als Hubelement zu verwenden.
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Das Begrenzungselement 9 aus den 3, 4 und 5 kann alternativ unterhalb des Hebetisches 10 bzw. des Lenkers 11, um 180° gedreht, angeordnet sein.
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Darüber hinaus umfasst die Erfindung auch eine Anbindung des Verbindungselementes direkt an der Achse des Fahrzeugs.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anhebesystem
- 2
- Hubelement
- 2.1
- Anlenkpunkt
- 2a
- Zylindergehäuse
- 2b
- Kolbenstange
- 3
- Verbindungselement
- 3.1
- Anlenkpunkt
- 4
- Gelenk
- 5
- Anschlag
- 6
- Lenker
- 6.1
- Anlenkpunkt
- 6.2
- Anlenkpunkt
- 7
- Rahmen
- 8
- Luftfeder
- 8.1
- Anlenkpunkt
- 9
- Begrenzungselement
- 9.1
- Anlenkpunkt
- 10
- Hebetisch
- 10.1
- Anlenkpunkt
- 10.2
- Anlenkpunkt
- 11
- Lenker
- 11.1
- Anlenkpunkt
- 11.2
- Anlenkpunkt
- M1
- Bewegungsrichtung
- M2
- Bewegungsrichtung
- M3
- Bewegungsrichtung
- M4
- Bewegungsrichtung
