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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Achsanhebevorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Achsanhebevorrichtung ist aus der
DE 44 07 398 A1 bekannt.
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Hintergrund der Erfindung und Stand der Technik
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Von Natur aus schwere Fahrzeuge, wie z.B. mobile Kräne, und/oder Fahrzeuge, die zum Transportieren von schweren Lasten vorgesehen sind, wie z.B. schwere Lastkraftwagen, werden häufig mit doppelten, zumeist ungesteuerten Hinterachsen versehen, um die Last auf den einzelnen Achsen zu minimieren. Dies kann beispielsweise notwendig sein, wenn die vorgesehene Fahrtroute keine hohen Achslasten erlaubt oder wenn eine einzelne Achse nicht ausreicht, um das Gewicht des Fahrzeugs zu tragen.
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Ein Nachteil von Doppelachsen ist es jedoch, dass sie den Kraftstoffverbrauch, die Reifenabnutzung und im Fall von ungesteuerten Achsen auch den Wendekreis in Kurven erhöhen, so dass es bei Doppelachsanordnungen, wie z. B. bei vierachsigen Lastkraftwagen, bevorzugt ist, die Möglichkeit zum Anheben einer der Achsen in Situationen bereitzustellen, in denen nur eine Achse der Anordnung zum Tragen des Gewichts des Fahrzeugs benötigt wird, beispielsweise wenn der Lastkraftwagen unbeladen bewegt wird.
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Das Dokument
US 3 096 995 A betrifft eine Achsanhebevorrichtung für ein Fahrzeug mit Luftkissen, die zum Anheben und Absenken einer Achse einer Doppelachsanordnung mittels eines Hebelarms ausgebildet sind. Eine Aufgabe ist es, die Reifenabnutzung zu reduzieren und die Stabilität des Fahrzeugs zu erhöhen, wenn es unbeladen bewegt wird. Weitere Achsanhebevorrichtungen sind aus der
KR 10 2001 0 102 615 A und der
AT 69 590 E bekannt.
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Abriss der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Achsanhebevorrichtung für eine Achse eines Fahrzeugs vorzuschlagen, die vor externen Einflüssen geschützt ist und gleichzeitig eine kompakte Konstruktion aufweist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Achsanhebevorrichtung mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.
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Erfindungsgemäß weist die Hebeeinheit wenigstens zwei Elemente auf, die Luftkissen sein können.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Achsanhebevorrichtung einer angetriebenen Achse zugeordnet und die Hebeeinheit weist zwei Elemente auf, die jeweils an ihren entsprechenden Seiten der Antriebsvorrichtungen einer angetriebenen Achse angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das Achsgehäuse an einer Federeinheit angebracht, die das Achsgehäuse in einer Halterung trägt, welche zwischen einer am Rahmen befestigten Halterung, um die die Federeinheit drehbar angeordnet ist, und einer Luftfedereinheit angeordnet ist, die an der Federeinheit befestigt ist. Die Federeinheit selbst ist an einer am Rahmen befestigten Halterung angebracht, wobei die Achse zum Ausführen einer Schwenkbewegung um den Befestigungspunkt der Federeinheit in der am Rahmen befestigten Halterung während des Anhebens und des Absenkens der Achse ausgebildet ist.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachstehend detailliert mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, in denen:
- 1 schematisch zwei Fahrzeuge mit jeweils einer entsprechenden Mehrachsanordnung darstellt;
- 2 einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eine Achshebevorrichtung für eine Achse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einer abgesenkten Achse darstellt;
- 3 schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eine Achsanhebevorrichtung für eine Achse gemäß 2 mit einer angehobenen Achse darstellt;
- 4 schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eine Achsanhebevorrichtung für eine Achse gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt; und
- 5 schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eine Achsanhebevorrichtung für eine Achse gemäß einer weiteren Ausführungsform darstellt.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus der voranstehenden Kurzbeschreibung der Figuren ersichtlich wird, umfasst der Ausdruck „Fahrzeug“ in dieser Patentanmeldung nicht nur Fahrzeuge mit einem Motor, wie z.B. Zugeinheiten oder Lastkraftwagen, sondern auch Fahrzeuge ohne Motor, wie z. B. einen Anhänger.
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Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft anhand einer Doppelachsanordnung erläutert, ist jedoch ebenso auf Achsanordnungen mit mehr als einer Achse, beispielsweise Anordnungen mit zwei, drei oder vier Achsen anwendbar, in denen wenigstens eine Achse der Mehrachsanordnung zum Anheben oder Absenken ausgebildet ist, wie nachstehend beschrieben wird.
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1 zeigt schematisch zwei Fahrzeuge, die jeweils eine entsprechende Mehrachsanordnung aufweisen. Die beiden Fahrzeuge bilden einen Fahrzeugzug 1, der ein motorangetriebenes Fahrzeug 2 mit einem Motor 4 (hier eine Zugeinheit) und ein Fahrzeug 6 ohne Motor (hier ein Anhänger) umfasst, wobei jedes der Fahrzeuge 2, 6 jeweils eine Mehrachsanordnung 8, 10 umfasst. Die Mehrachsanordnungen 8, 10 werden hier exemplarisch als eine Dreiachsanordnung 8 mit drei Achsen 12, 14, 16 und eine Doppelachsanordnung 10 mit zwei Achsen 18, 20 dargestellt. Die beiden dargestellten Mehrachsanordnungen können alternativ anderer Art sein, z. B. können sie zwei Doppelachsanordnungen mit jeweils zwei Achsen sein. Ein einzelnes Fahrzeug, beispielsweise ein motorangetriebener Lastkraftwagen oder eine motorangetriebene Zugeinheit oder ein Anhänger ohne Motor, kann jeweils mehr als eine Mehrachsanordnung aufweisen, beispielsweise zwei Doppelachsanordnungen. Die Figur zeigt ferner eine Fahrzeugkabine 22, eine Einzelachsanordnung 24, die in diesem Fall eine lenkbare Vorderachse 26 des motorangetriebenen Fahrzeugs 2 ist, und einen Fahrzeugrahmen 28, 30.
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In den in 1 dargestellten Positionen der Achsen 12, 14, 16, 18, 20 der Mehrachsanordnungen 8, 10 ist die hintere Achse 16, 20 mittels ihrer Achsanhebevorrichtung (in dieser Figur nicht dargestellt) angehoben. Alternativ kann nur eine der beiden dargestellten Mehrachsanordnungen 8, 10 mit einer Achsanhebevorrichtung oder eine der beiden Mehrachsanordnungen 8, 10 kann mit mehr als einer Achsanhebevorrichtung versehen sein. Ferner können beide dargestellten Mehrachsanordnungen 8, 10 mit mehr als einer Achsanhebevorrichtung versehen sein. Wenigstens eine der Achsen 12, 14, 16, 18, 20 jeder Mehrachsanordnungen 8, 10 darf nicht angehoben werden und muss über die Radfelge 34 und die Reifen 36 auf der Lauffläche 32 aufliegen, obwohl die auf der Lauffläche aufliegende Achse ebenfalls mit einer Achshebevorrichtung versehen sein kann, die derzeit nicht verwendet wird. Es ist daher nicht notwendigerweise die Hinterachse, 16, 20 einer Mehrachsanordnung 8, 10, die, wie beispielhaft in der Figur dargestellt ist, mittels einer Achshebevorrichtung anhebbar ist, da jede der Achsen 12, 14, 16, 18, 20 einer Mehrachsanordnung 8, 10, wie z.B. wenigstens die vorderste oder wenigstens die innerste Achse, mit einer Achsanhebevorrichtung der nachstehend beschriebenen Art versehen sein kann.
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Beispielsweise können bei der in der Figur dargestellten Ausführungsform die Achsen 12, 14, 16 der Mehrachsanordnung 8 des motorangetriebenen Fahrzeugs 2 angetriebene Achsen 12, 14, 16 sein, wohingegen die Achsen 18, 20 der Mehrachsanordnung 10 des Fahrzeugs 6 ohne Motor nicht angetrieben werden. Die angetriebenen und nicht angetriebenen Achsen können auch in anderer Weise angeordnet werden, beispielsweise kann nur die vorderste Achse 12 des motorangetriebenen Fahrzeugs angetrieben werden. Die Achsanhebevorrichtung gemäß der Erfindung kann bei angetriebenen oder nicht angetriebenen Achsen verwendet werden, wie nachstehend im Detail ausgeführt wird.
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2 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens 28, 30 und eine Achsanhebevorrichtung 38 für eine Achse 11 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Achse 11 abgesenkt ist. In diesem Beispiel ist die Achse 11 eine angetriebene Achse (vgl. die Achsen 12, 14 und 16 in 1), wobei die Konstruktion von angetriebenen Achsen komplizierter ist als die Konstruktion von nicht angetriebenen Achsen. Die Achse 11 gemäß der Figur kann alternativ eine nicht angetriebene Achse sein (vgl. die Achsen 18, 20 in 1). Eine nicht angetriebene Achse unterscheidet sich von der in 2 dargestellten Achse dadurch, dass eine nicht angetriebene Achse keine Achsantriebsvorrichtungen 40, beispielsweise keine Zahnräder, aufweist, so dass eine angetriebene Achse mit Achsantriebsvorrichtungen einen größeren Raum einnimmt, da das Achsgehäuse 42 für eine nicht angetriebene Achse kleiner ausgeführt werden kann. Das Achsgehäuse 42 kann im Fall einer angetriebenen Achse eine Achsbrücke mit Achsantriebsvorrichtungen sein. Die Achse 11 kann daher Teil einer Mehrachsanordnung 8, 10 eines Fahrzeugs 2, 6 mit Achsen 12, 14, 16, 18, 20 sein, die entweder angetrieben oder nicht angetrieben werden. Die Figur stellt eine Mehrachsanordnung 8, 10 mit wenigstens zwei Achsen 11, 21 dar. Die Achse 21 kann in diesem Beispiel eine Achse sein, die nicht angehoben wurde und sich an der Lauffläche 32 über die Radfelgen 34 und die Reifen 36 abstützt. Die Figur zeigt nur die äußeren Räder 44; 34, 36 jeder Achse 11, 21, um die Darstellung der Achsanhebevorrichtung 38 zu vereinfachen. Aus dem selben Grund ist nur der äußere Abschnitt des Rahmens 28, 30 des Fahrzeugs 2, 6 dargestellt.
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Wie aus 2 erkennbar ist, weist die Achsanhebevorrichtung 38 wenigstens eine am Rahmen befestigte Halterung 46 und eine am Achsgehäuse 42 befestigte Halterung 48 auf, zwischen denen wenigstens eine Hebeeinheit 50 angeordnet ist, bevorzugt in Form von Luftkissen. Da die Achse 11 gemäß dieser Ausführungsform eine angetriebene Achse ist, ist sie mit einem Motor (nicht dargestellt) über einen Antriebsstrang verbunden, der z. B. Antriebsvorrichtungen 54 für eine angetriebene Achse und ein Getriebe (nicht dargestellt) aufweist. Die Achse 11 kann in jeder denkbaren Weise relativ zu dem Rahmen 28, 30 des Fahrzeugs 2, 6 aufgehängt sein. Ein Beispiel einer Achsaufhängung kann eine Federeinheit 58 sein, wie z.B. eine Blattfedereinheit, die das Achsgehäuse 42 in einer Halterung 60 zwischen einer am Rahmen befestigten Halterung 62 und einer Luftfedereinheit 64 hält. Die Luftfedereinheit 64 ist selbst an einer am Rahmen befestigten Halterung 66 angebracht. Wie weiter in der Figur erkennbar ist, ist die am Rahmen befestigte Halterung 46 mit dem unteren Ende 68 der Hebeeinheit 50 verbunden. Die am Achsgehäuse befestigte Halterung 48 ist mit dem oberen Ende 70 der Hebeeinheit 50 verbunden. Dies bedeutet, dass, wenn die Hebeeinheit 50 in Form von Luftkissen ausgebildet ist, bei in Richtung der Lauffläche 32 abgesenkter Achse 11 die Luftkissen in einem komprimierten Zustand sind, während die Luftfedereinheit 64 mit Druck beaufschlagt wird, um die Achse 11 weg von dem Rahmen 28, 30 des Fahrzeugs 2, 6 zu drücken.
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Obwohl in 2 nur ein Element dargestellt ist, weist die Hebeeinheit 50 wenigstens zwei Elemente auf, wie z.B. zwei Luftkissen, die an der entsprechenden Seite der am Achsgehäuse 42 befestigten Halterung 48 angeordnet sind. Dies führt zu einer kompakteren Konstruktion, während gleichzeitig das Biegemoment an der Verbindung zwischen der Hebeeinheit 50 und der am Achsgehäuse 42 befestigten Halterung 48 durch beidseitig gleichmäßige Belastung der am Achsgehäuse befestigten Halterung 48 minimiert werden. In den Fällen, in denen die Hebeeinheit 50 in Form von Luftkissen ausgebildet ist, können zwei kleinere Luftkissen zum selben Zweck anstelle eines großen Luftkissens verwendet werden. Wie aus 2 ersichtlich ist, wird die am Achsgehäuse befestigte Halterung 48 hauptsächlich mit einer Zugkraft belastet.
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3 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens 28, 30 und eine Achsanhebevorrichtung 38 für eine Achse 11 gemäß 2 mit der Achse 11 im angehobenen Zustand. Wie in 3 dargestellt ist, wird das Anheben der Achse 11 folgendermaßen ausgeführt: Der Druck wird aus der Luftfedereinheit 64 abgelassen, woraufhin die Hebeeinheit 50 aktiviert wird. Im Fall von Luftkissen als Hebeeinheit 50 bedeutet dies, dass die Luftkissen mit Druck beaufschlagt werden. Wie vorstehend beschrieben wurde, wird dadurch die zwischen der am Rahmen befestigten Halterung 46 und der am Achsgehäuse befestigten Halterung 48 angeordnete Hebeeinheit 50 auseinander gedrückt, wodurch die am Achsgehäuse befestigte Halterung 48 und somit auch das Achsgehäuse 42 und die Achse 11 in Richtung des Rahmens 28, 30 angehoben werden. Da das Achsgehäuse 42 an der Federeinheit 58 befestigt ist, die relativ zu der am Rahmen befestigten Halterung 62 drehbar angeordnet ist, führt die Achse 11 eine durch den Pfeil A dargestellte Schwenkbewegung um den Befestigungspunkt 71 der Federeinheit 58 in der am Rahmen befestigten Halterung 62 aus. Das Achsgehäuse 42 ist an einer das Achsgehäuse 42 in der Halterung 60 tragenden Federeinheit 58 befestigt. Die Halterung 60 ist zwischen der am Rahmen befestigten Halterung 62, um die die Federeinheit 58 drehbar angeordnet ist, und der Luftfedereinheit 64 vorgesehen, die an der Achsanhebevorrichtung 58 befestigt ist. Die Luftfedereinheit 64 selbst ist an der am Rahmen befestigten Halterung 66 derart angeordnet, dass die Achse 11 zum Ausführen einer Schwenkbewegung A um den Befestigungspunkt 71 der Federeinheit 58 in der am Rahmen befestigten Halterung 62 während des Anhebens und Absenkens der Achse 11, 12, 14, 16, 18, 20 ausgebildet ist. Gleichzeitig wird, wenn die Achse angehoben ist, die Luftfedereinheit 64 komprimiert. Das Absenken der Achse 11 wird durch Deaktivieren der Hebeeinheit 50 bewirkt. Dies bedeutet, dass im Fall einer Luftkissen aufweisenden Hebeeinheit 50 der Druck aus den Luftkissen abgelassen wird. Wie in der Figur dargestellt ist, sind die Verbindungen zwischen der Hebeeinheit 50 und der am Rahmen befestigten Halterung 46 und zwischen der Hebeeinheit 50 und der am Achsgehäuse befestigten Halterung 48 steif, was zu einer Biegebelastung der Hebeeinheit 50 führt, wenn die Achse angehoben wird. Dadurch wird in Fällen, in denen die Hebeeinheit 50 die Form von Luftkissen hat, jedes Luftkissen gebogen, verglichen mit dem Absenken der Achse. Gleichzeitig oder alternativ können einige der Verbindungen zwischen der Hebeeinheit 50 und der am Rahmen befestigten Halterung 46 und zwischen der Hebeeinheit 50 und der am Achsgehäuse befestigten Halterung 48 gelenkig oder flexibel sein.
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Wie in den 2 und 3 dargestellt ist, ist die Achsanhebevorrichtung vor externen Einflüssen, wie z. B. Schmutz und Schlägen, durch den Rahmen 28, 30 des Fahrzeugs 2, 6 geschützt, wenn die Achse 11 angehoben oder abgesenkt wird, während gleichzeitig die Achsanhebevorrichtung eine kompakte Konstruktion aufweist. Die relativ zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs 2, 6 geneigte Anordnung der Hebeeinheit 50 führt zu einer relativ langen Bewegung der Hebeeinheit 50, die durch den Rahmen 28, 30 des Fahrzeugs 2, 6 geschützt wird, verglichen mit einer herkömmlichen Achsanhebevorrichtung, deren Bewegung in vertikaler Richtung des Fahrzeugs stattfindet.
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4 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eine Achsanhebevorrichtung für eine Achse gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in 4 dargestellt ist, ist die Achsanhebevorrichtung insbesondere an den angetriebenen Achsen des Fahrzeugs 2, 6 angeordnet, wenn die Hebeeinheit 50 wenigstens zwei Elemente 72, 74, z. B. zwei Luftkissen, umfasst. Durch die, wie vorstehend beschrieben, relativ zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs 2, 6 geneigte Anordnung der Hebeeinheit 50 und dadurch, dass die Hebeeinheit 50 hier zwei Elemente 72, 74 umfasst, können die beiden Elemente 72, 74 zwischen einer im Wesentlichen T-förmigen am Achsgehäuse angebrachten Halterung 48 mit ihrem teilweise zwischen den beiden Elementen 72, 74 der Hebeeinheit 50 angeordneten Stamm 49 und einer im Wesentlichen U-förmigen oder n-förmigen am Rahmen angebrachten Halterung 46 angeordnet sein, die oberhalb des Achsgehäuses 42 vorgesehen ist. Die beiden Elemente 72, 74 der Hebeeinheit können jeweils an entsprechenden Seiten der Achsantriebsvorrichtungen 40, beispielsweise einem Zahnrad, und der Antriebsvorrichtungen 54 positioniert sein, wie z. B. einer Antriebswelle für einen Lastkraftwagen mit zwei angetriebenen Achsen.
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5 zeigt schematisch einen Abschnitt eines Fahrzeugrahmens und eine Achsanhebevorrichtung für eine Achse gemäß einer weiteren Ausführungsform. Wie in der Figur dargestellt ist, ist die Achsanhebevorrichtung insbesondere für Antriebsachsen 11 von Fahrzeugen 2, 6 geeignet, wenn die Hebeeinheit 50 wenigstens zwei Elemente 72, 74, wie z. B. zwei Luftkissen, umfasst. Durch die, wie vorstehend beschrieben wurde, relativ zu der vertikalen Richtung des Fahrzeugs 2, 6 geneigte Anordnung der Hebeeinheit 50 und dadurch, dass die Hebeeinheit 50 zwei Elemente 72, 74 aufweist, können die beiden Elemente 72, 74 sich zwischen einer im Wesentlichen U-förmigen oder n-förmigen, am Rahmen befestigten Halterung 46, die oberhalb des Achsgehäuses 42 angeordnet ist, und einer im Wesentlichen U-förmigen am Achsgehäuse befestigten Halterung 48 mit Armen 45, 47 erstrecken, die an den Außenseiten der beiden Elemente 72, 74 der Hebeeinheit 50 vorgesehen sind. Die beiden Elemente 72, 74 der Hebeeinheit können jeweils an entsprechenden Seiten der Achsantriebsvorrichtungen 40, wie z. B. einem Zahnrad, und der Antriebsvorrichtungen 54, wie z. B. einer Lastkraftwagenantriebswelle für einen Lastkraftwagen mit zwei angetriebenen Achsen, angeordnet sein.
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Die Hebeeinheit 50, beispielsweise mehrere Luftkissen, ist bevorzugt in einem großen Winkel relativ zu der vertikalen Ebene angeordnet, d. h. mit ihrer Bewegungsführung an der Rahmenbefestigung mit einem Winkel von bevorzugt 15 - 55°, bevorzugter 25 - 45° und beispielsweise von ungefähr 35° relativ zu der horizontalen Ebene, um eine ausreichende Bewegung und einen maximal großen Hebel zu erreichen, ohne sich zu weit außerhalb des Rahmens - aus dessen vertikalen Richtung betrachtet - zu bewegen. Wie vorstehend beschrieben wurde, bedeutet eine geneigte Hebeeinheit, dass die am Achsgehäuse befestigte Halterung 48, wie z. B. der Stamm 49 der T-förmigen Halterung oder die Arme 45, 47 der U-förmigen Halterung, mehr mit einer Zugbelastung als mit Biegemomenten beaufschlagt wird, so dass die am Achsgehäuse befestigte Halterung relativ flach ausgeführt werden kann.
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Die Arme der am Rahmen befestigten Halterung sollten nicht zu lang ausgebildet sein, um die Belastungen zu minimieren und gleichzeitig den Schutz der Hebevorrichtung durch den Fahrzeugrahmen während des Anhebens und Absenkens der Achse 11 beizubehalten.
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Die am Rahmen befestigte Halterung 46 ist ein torsionssteifes Element, das quer zu dem Rahmen 28, 30 angeordnet und im oberen Bereich des Rahmens 28, 30 befestigt ist und Arme 76, 78 aufweist, die sich nach unten erstrecken und mit den entsprechenden Elementen 72, 74 der Hebeeinheit 50 am unteren Ende 68 der Hebeeinheit 50 verbunden sind.
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Die Erfindung wird in keinster Weise durch die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt und kann frei innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche verändert werden. Die Achsanhebevorrichtung kann daher an einer vorderen Kante, einer hinteren Kante oder am oberen Ende des Achsgehäuses angeordnet sein. Es ist jedoch im Allgemeinen am praktischsten, die Achsanhebevorrichtung an der vorderen Kante des Achsgehäuses derart anzuordnen, dass eine angetriebene Achse angehoben werden kann, ohne dass der Antriebsstrang eine komplexe Konstruktion haben muss, beispielsweise derart, dass eine Lastkraftwagenantriebswelle nur um einen Punkt abgewinkelt werden muss, anstelle einer Auf- und Abwärtsbewegung der gesamten Welle. Es ist ebenso bevorzugt, angetriebene Achsen zuerst anzuheben, die so weit wie möglich von dem Motor entfernt sind, um dadurch die Konstruktion der Kraftübertragung zu vereinfachen. Es ist auch möglich, eine angehobene, angetriebene Achse zu entkoppeln, um den Antrieb zu entkoppeln, wodurch Kraftübertragungsverluste verhindert und ebenso der Kraftstoffverbrauch reduziert werden kann, was bei einem bekannten Getriebe berücksichtigt werden muss.
