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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für ein Kippführerhaus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Bei Frontlenker-Fahrzeugen, z. B. Lastkraftwagen, ist das Führerhaus oberhalb des im Fahrzeugrahmen angeordneten Motor des Fahrzeugs angeordnet. Um bei Wartungs- und etwaigen Reparaturarbeiten eine gute Zugänglichkeit des Motors zu erhalten, ist das Führerhaus in der Regel relativ zum Rahmen kippbar angeordnet. Das Kippen des Führerhauses bewirkt mindestens ein in Längsrichtung des Fahrzeugs angeordneter Kippzylinder, dessen eines Ende am Rahmen und dessen anderes Ende am Führerhaus befestigt ist. Der Kippzylinder wird gewöhnlich durch eine handbetätigte Hydraulikpumpe betätigt. Ein Kippvorgang beim Führerhaus läßt sich in zwei Phasen aufteilen. In der ersten Phase wird die Pumpe betätigt, wobei der Kippzylinder das Führerhaus anhebt. Während dieses Vorgangs verlagert sich der Schwerpunkt des Führerhauses schrittweise nach vorn bis zu einem Punkt, an dem das Führerhaus seine Gleichgewichtslage erreicht hat. Bei der weiteren Bewegung über diesen Punkt hinaus will das Führerhaus aufgrund seines Gewichtes in eine vordere Endlage vorkippen. Mit dem Erreichen der Gleichgewichtslage beginnt demnach die zweite Phase des Kippvorgangs, während der der Kippzylinder die zur vorderen Endlage hin gerichtete Kippbewegung abbremst, so daß der Kippvorgang sanft und kontrolliert zum Abschluß kommt.
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Moderne Kippzylinder sind in der Regel sehr zuverlässig, aber aufgrund der auf sie wirkenden, relativ hohen Kräfte können deren Dichtringe beschädigt werden. Bedingt durch die Bauweise des Kippzylinders und der Dichtungen kommt es während der ersten Phase, d. h. beim Anheben bis zur Gleichgewichtslage, nur in seltenen Fällen zu einem Funktionsausfall des Kippzylinders oder der Dichtungen. Häufiger dagegen sind Funktionsausfälle beim Kippzylinder oder dessen Dichtungen in der zweiten Phase, d. h. wenn der Kippzylinder die nach vorn gerichtete Kippbewegung des Führerhauses bremst.
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Aus der
EP 0 429 757 A1 ist eine Gelenkverbindung zwischen einem Kippzylinder und einem kippbaren Fahrerhaus eines Lastkraftwagens bekannt. Diese umfasst ein zylinderseitiges Verbindungsauge und einen karosserieseitigen Gelenkzapfen, der sich mit einem gewissen radialen Bewegungsspielraum durch das Verbindungsauge erstreckt. Der Gelenkzapfen ist karosserieseitig elastisch gehaltert, um Kraftspitzen, die in Folge des Bewegungsspielraums auftreten, zu dämpfen. Ferner ist wenigstens ein Anschlag vorgesehen, der den elastischen Federweg des Gelenkzapfens begrenzt. Gemäß einer weiteren Lösung sind Reibschlusselemente vorgesehen, die bei einem Kippen des Fahrerhauses über die Totpunktlage reibend am Verbindungsauge des Kippzylinders anliegen und das Fahrerhaus in seiner Bewegung bremsen.
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Tritt jedoch ein Funktionsausfall beim Kippzylinder oder dessen Dichtungen auf, nachdem sich das Führerhaus über die Gleichgewichtslage bewegt hat, wird das Führerhaus nicht gebremst und bewegt sich mit großer Kraft in die vordere Endlage. Dies kann ernste Folgen für solche Personen haben, die sich in unmittelbarer Nähe des vorkippenden Führerhauses aufhalten. Darüber hinaus können das Führerhaus, die Führerhauslagerung und der Rahmen beschädigt werden, was zu kostspieligen Reparaturen führt.
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Ein Fahrzeughersteller hat als Versuch zur Lösung dieses Problems ein Gestängesystem mit knickbaren Gelenkstangen zwischen dem Führerhaus und dem Rahmen angeordnet. Die Gelenkstangen sind als relativ kräftig bemessene Flacheisen ohne jegliche nachgiebige oder elastische Bereiche ausgeführt. Eine der Gelenkstangen ist am einen Ende mit einem konventionellen, in Längsrichtung verlaufenden Flacheisen verbunden, das hochkant mit der einen Längsseite teilweise am Rahmen angeschweißt ist. Falls das Führerhaus aufgrund eines schadhaften Kippzylinders mit großer Kraft nach vorn kippt, wird die Kippbewegung dadurch unterbrochen, dass sich das Flacheisen verbiegt. Da das Flacheisen jedoch keine Sollbruchstellen oder nachgiebige Bereiche aufweist, ergibt sich eine relativ abrupte Unterbrechung der Kippbewegung. Dies führt zu hohen Beanspruchungen des Führerhauses, der Führerhauslagerung und des Rahmens, so dass die Gefahr kostenspieliger Schäden weiterhin vorliegt.
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Ziel der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, ein unbeabsichtigtes Vorkippen des Führerhauses abzubremsen und dadurch sowohl die Verletzungsgefahr für Menschen als auch die Gefahr eines Schadens an Führerhaus, Führerhauslagerung und Rahmen auszuschalten. Zu diesem Zweck weist die Erfindung die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird eine Sicherheitsvorrichtung mit einem energieaufnehmenden Teil benutzt. Wenn das Führerhaus sich beim Kippvorgang über die Gleichgewichtslage hinaus bewegt wird und vorzukippen beginnt, bremst der Kippzylinder die Kippbewegung, so dass das Führerhaus auf eine sanfte und kontrollierte Weise in die vordere Endlage kippt. Sollte der Kippzylinder ausfallen, nachdem das Führerhaus sich an der Gleichgewichtslage vorbei bewegt hat, funktioniert die Sicherheitsvorrichtung als Sicherheitsanschlag und dämpft die Kippbewegung ab, indem sie die Bewegungsenergie des Führerhauses aufnimmt und zu einer Kippbewegung beiträgt, die so sanft abläuft, dass sie keine Schäden verursacht.
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Hierzu weist die Sicherheitsvorrichtung einen welligen bzw. gebogenen Bereich auf. Beim Vorkippen des Führerhauses wird die Bewegungsenergie dadurch aufgenommen, dass sich der wellige bzw. gebogene Bereich gerade ausrichtet und die Kippbewegung dämpft.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die Sicherheitsvorrichtung als ein Gestängesystem mit einer Anzahl von längsgerichteten Stangen ausgeführt, die über Knickgelenke gelenkig miteinander verbunden sind. Durch diese Anordnung wird eine sehr kompakte Lösung erhalten, die sehr wenig Bewegungsspielraum erfordert. Dies ist von großem Vorteil, da der im Bereich des Führerhauses bei einem modernen Lastkraftwagen vorhandene freie Raum sehr begrenzt ist.
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Kurze Beschreibung der Figuren
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1 zeigt in Seitenansicht den vorderen Teil eines Fahrzeugs mit nicht gekipptem Führerhaus,
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2 zeigt in Seitenansicht. den vorderen Teil eines Fahrzeugs mit vorgekipptem Führerhaus,
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3 zeigt in Vorderansicht die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung,
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4 zeigt in Seitenansicht die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung, und
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5 zeigt einen Gelenkarm der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung.
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Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
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In 1 und 2 ist der vordere Teil eines Fahrzeugs, in diesem Fall eines Lastkraftwagens, dargestellt, Das Fahrzeug weist einen Rahmen 1 auf, auf dem ein Führerhaus 2 angeordnet ist. Mindestens ein Kipporgan 3 ist zwischen dem Rahmen 1 und dem Führerhaus 2 angeordnet, um ein Kippen des Führerhauses um eine Fahrzeug-Querachse 4 zwischen einer in 1 gezeigten zurückgekippten und einer in 2 gezeigten vorgekippten Lage zu gestatten und dadurch den Zugang zum nicht dargestellten Motor des Fahrzeugs zu ermöglichen. Das Kipporgan 3 besteht in diesem Fall aus einem konventionellen Hydrozylinder mit einem Zylindergehäuse 5, das gelenkig mit dem Rahmen verbunden ist, und einer im Zylindergehäuse 5 verschiebbar angeordneten Kolbenstange 6, die gelenkig mit dem Führerhaus verbunden ist. Der Hydrozylinder 3 ist an eine nicht dargestellte handbetriebene Hydropumpe angeschlossen, die betätigt wird, um das Führerhaus 2 aus der zurückgekippten in Richtung der vorgekippten Lage anzuheben.
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Der Führerhaus-Kippvorgang setzt sich aus zwei Phasen zusammen. In der ersten Phase wird die Hydropumpe betätigt, so daß der Zylinder 3 das Führerhaus 2 anhebt. Mit dem Anheben verlagert sich der Schwerpunkt des Führerhauses 2 schrittweise nach vorn und allmählich über die Gleichgewichtslage hinaus, wonach das Führerhaus aufgrund seines Eigengewichtes nach vorn kippen will. Mit dem Verlassen der Gleichgewichtslage beginnt die zweite Phase, in der der Zylinder 3 die zur vorderen Endlage gerichtete Kippbewegung des Führerhauses 2 abbremst, so daß die Kippbewegung auf eine sanfte und kontrollierte Weise zum Abschluß gebracht wird. Sollte ein Funktionsausfall beim Zylinder 3 oder dessen Dichtungen eintreten, nachdem sich das Führerhaus an der Gleichgewichtslage vorbei bewegt hat, würde die nach vorn gerichtete Kippbewegung des Führerhauses 2 im Normalfall nicht abgebremst, so daß das Führerhaus mit großer Kraft in die vordere Endlage kippt. Zur Vermeidung von Personen- oder Sachschäden bei einem etwaigen Funktionsausfall des Zylinders 3 ist deshalb eine Sicherheitsvorrichtung 7 zwischen dem Rahmen 1 und dem Führerhaus 2 angeordnet. Die Sicherheitsvorrichtung 7 umfaßt im Prinzip mindestens ein am Rahmen 1 befestigtes erstes Teil 8 und mindestens ein am Führerhaus 2 befestigtes zweites Teil 10, wobei zwischen dem ersten und zweiten Teil 8, 10 mindestens ein nachgiebiges und energieaufnehmendes drittes Teil 11 angeordnet ist, das sich bei einem unkontrollierten Kippen des Führerhauses in die vordere Endlage verformt. Das energieaufnehmende Teil 11 hat eine Länge L (5) von 100–200 mm. In einer vorteilhaften Ausführungsform beträgt die Länge 125–160 mm, und in weiteren vorteilhaften Ausführungsform ca. 140 mm. Sollte der Zylinder 3 ausfallen, nachdem sich das Führerhaus über die Gleichgewichtslage hinaus bewegt hat, kippt das Führerhaus 2 zwar nach vorn, die zwischen Rahmen 1 und Führerhaus 2 energieaufnehmend angeordnete Sicherheitsvorrichtung 7 bremst jedoch dann die Kippbewegung sanft und kontrolliert ab. Auf diese Weise wird die freie Kippstrecke des Führerhauses 2 sehr kurz gehalten, und es werden keine oder höchstens geringfügige Schäden auftreten.
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Die Sicherheitsvorrichtung 7 besteht, wie aus 1 und 2 ersichtlich, aus einem Gestängesystem mit einer ersten Gelenkstrebe 12, die am einen Ende direkt oder indirekt gelenkig mit dem Rahmen 1 und am anderen Ende über einen Gelenkzapfen 14 gelenkig mit dem einen Ende einer zweiten Gelenkstrebe 13 verbunden ist, deren anderes Ende wiederum direkt oder indirekt gelenkig mit dem Führerhaus 2 verbunden ist. Wenn sich das Führerhaus 2 in zurückgekippter, normaler Betriebsstellung befindet (1), erstreckt sich die erste Gelenkstrebe 12 im wesentlichen waagrecht von ihrem Befestigungspunkt im Rahmen aus nach vorn in der Fahrzeug-Längsachse. Die zweite Gelenkstrebe 13 erstreckt sich vom Gelenkzapfen 14 aus rückwärts und aufwärts zum Befestigungspunkt im Führerhaus 2 hin. Die beiden Gelenkstreben 12, 13 bilden dabei in Seitenansicht betrachtet die Form eines in der Fahrzeug-Längsachse nach hinten offenen V. Während eines Kippvorgangs, wenn das Führerhaus um die Kippachse 4 nach oben geschwenkt wird, nimmt der Abstand zwischen den Befestigungspunkten der Gelenkstreben zu. Hierdurch geht die V-Form nach und nach in eine fast geradlinige I-Form über, da sich die Gelenkstreben einer Stellung nähern, in der sie miteinander fluchten (2). Um zu verhindern, das sich die Gelenkstreben über die Fluchtungslinie hinaus in die entgegengesetzte Richtung bewegen, ist, wie in 5 gezeigt, eine der Gelenkstreben 12, 13 in der Nähe des Gelenkzapfens 14 mit einer Anschlagfläche 15 versehen, die so angeordnet ist, das sie gegen eine Anschlagfläche 16 an der anderen der Gelenkstreben 12, 13 anschlagen kann. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind die Anschlagflächen 15, 16 auf solche Weise angeordnet, das die beiden Gelenkstreben bei bis zur absoluten Endlage vorgekipptem Führerhaus nicht vollständig miteinander fluchten können, sondern nur annähernd geradlinig zueinander verlaufen und demzufolge einen stumpfen Winkel miteinander bilden. Durch diese Gestaltung kann das Gestängesystem der Zurückkippbewegung des Führerhauses nicht entgegenwirken oder diese erschweren.
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Das energieaufnehmende dritte Teil 11 ist an einer der Gelenkstreben 12, 13, vorzugsweise aber an der zweiten Gelenkstrebe 13, angeordnet und, wie aus 3 hervorgeht, mit einer Anzahl von Wellen 17 versehen, die sich vollständig oder teilweise ausrichten, wenn sie der Zugkraft ausgesetzt werden, die auftritt, wenn das Führerhaus nach dem Verlassen der Gleichgewichtslage unkontrolliert in die vordere Endlage kippt. Selbstverständlich sind nicht unbedingt mehrerere Wellen 17 erforderlich, es kann auch eine einzige Welle 17 ausreichen. Außerdem müssen die Welle oder die Wellen 17 nicht unbedingt eine Wellenform aufweisen, sondern es kann eine beliebige Bogenform 17 gewählt werden, solange sie sich vollständig oder teilweise ausrichtet, wenn die Sicherheitsvorrichtung 7 einer Zugkraft über einem vorgegebenen Niveau ausgesetzt wird.
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In 3 besteht die zweite Gelenkstrebe 13, die zur Befestigung im Führerhaus 2 vorgesehen ist, aus zwei, mit Wellen versehenen, parallelen Teilen 18, 19, wobei diese Teile 18, 19 an ihren Enden mit einem Gelenk 20 im Führerhaus 2 bzw. dem Gelenkzapfen 14 verbunden sind. Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist jede Welle vorzugsweise, wie in 5 gezeigt, einen Außenradius R von 8–16 mm und vorteilhafterweise 12 mm auf. Der Abstand S zwischen zwei Wellenkuppen beträgt vorzugsweise 25–35 mm und vorteilhafterweise ca. 30 mm. Das energieaufnehmende Teil 11 ist vorzugsweise mit 4-7 Wellen und vorteilhafterweise mit 5 Wellen ausgeführt.
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Gemäß 3 sind die Wellen paarig angeordnet, wobei ausgehend vom Rahmen einem unteren Wellenpaar 22 eine Reihe von restlichen, oberen Wellenpaaren 23 folgt. Um eine sanfte Anfangsdämpfung zu erhalten, wenn das Führerhaus unkontrolliert in die vordere Endlage kippt, ist der Abstand A zwischen den Wellenkuppen beim unteren Wellenpaar 22 größer als der entsprechende Abstand B bei den restlichen, oberen Wellenpaaren 23. Bei einer vorteilhaften Ausführung beträgt bei den oberen Wellenpaaren 23 der Abstand B 70–90% des Abstandes A beim unteren Wellenpaar 22. Vorteilhafterweise beträgt der Abstand B ca. 85% des Abstandes A. Selbstverständlich können auch mehr als eines der unteren Wellenpaare größer als die oberen, restlichen Wellenpaare ausgeführt werden. Auf gleiche Weise kann die Wellenhöhe sich nach oben schrittweise verjüngend ausgeführt werden.
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Die erste Gelenkstrebe 12, die zur Befestigung am Rahmen 1 vorgesehen ist, kann selbstverständlich und ohne Beeinträchtigung des Erfindungsgedankens mit doppelten Teilen 18, 19 ausgeführt werden. Ebenso besteht die Möglichkeit, nur einfache Teile oder beide Gelenkstreben mit doppelten Teilen auszuführen. Die der Gelenkstreben 12, 13, die mit dem energieaufnehmenden Teil 11 versehen ist, ist mit einer Materialdicke von 4–8 mm ausgeführt, aber vorzugsweise ca. 6 mm bei der Verwendung von Baustahl entsprechend der schwedischen Norm SS 2644. Unter den gleichen Voraussetzungen ist damit zu rechnen, daß sich die Wellen ausrichten, wenn die Sicherheitsvorrichtung einer Belastung von 8–10 t ausgesetzt wird.
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Bei Ausfall des Kippzylinders 3 funktioniert somit die Sicherheitsvorrichtung 7 als ein Sicherheitsanschlag. Sie bremst die Kippbewegung ab, indem sie die Bewegungsenergie des Führerhauses aufnimmt, und trägt dadurch zu einem so sanften Ablauf der Kippbewegung bei, daß der Kippvorgang keinen Schaden verursacht.
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Die Bewegungsenergie wird dadurch aufgenommen, daß sich das energieaufnehmende Teil 11 vollständig oder teilweise ausrichtet und dabei die Kippbewegung abbremst.
