DE19633815A1 - Druckluftfederung für Busse und Lastwagen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Druckluftfederung für Busse und Lastwagen.

Die derzeit größten Probleme bei Bussen und Lastwagen betreffen die Sicherheit der Fahrzeuge. Die besondere Sensibilität bezügl. der Sicherheit öffentlicher Busse zeigt sich in der Reaktion der Öffentlichkeit auf Unfälle mit diesen Fahrzeugen. Aus den jährlichen Umfragen, die von den spanischen Arbeitgeberverbänden dieses Berufszweiges durchgeführt werden, ist in der Tat ersichtlich, welche besondere Bedeutung den Fragen beigemessen wird, die die Sicherheit der Fahrzeuge betreffen.

Diese Aspekt gewinnt noch an Bedeutung im Hinblick darauf, daß der Zug als öffentliches Verkehrsmittel, der normalerweise die stärkste Konkurrenz für den Bus darstellt, als sehr sicher angesehen wird. Diese Besorgnis hat ganz klar einen wirtschaftlichen Hintergrund und ist insofern bedeutsam, als nach einem Unfall, von dem die Öffentlichkeit Kenntnis nimmt, negative Auswirkungen der Gewohnheiten der Reisenden bei der Benutzung der Verkehrsmittel zu befürchten sind.

Diese Tatsache hat aber einen wichtigen Kostenfaktor zur Folge, der schwer einzuschätzen ist und mit den im allgemeinen hohen Umsatzzahlen in diesem Bereich in Verbindung zu setzen ist.

Auf Seiten des Gesetzesgebers ist ein größeres Bestreben zu erkennen, eine Reihe von Anforderungen an die Zulassung der Fahrzeuge für den öffentlichen Transport von Passagieren zu stellen.

Als gesetzgeberischer Bezug dient hier das Projekt für Sicherheitserfordernisse dieser Art von Fahrzeugen, das im Rahmen des Europäischen Parlaments erarbeitet wird oder auch die spanische Parlamentsinitiative zur Erhöhung des Schutzes für die Insassen im Falle eines Überschlags des Fahrzeugs.

Es ist in jedem Fall nicht zu übersehen, daß der Markt sowohl vom wirtschaftlichen als auch vom sozialen Standpunkt aus die Bereitschaft zur Alternativen fordert, die die Sicherheit im öffentlichen Busverkehr verbessern. Gleiches gilt auch für Lastkraftwagen, da in den letzten Jahren der Warentransport auf den Straßen angestiegen ist, was den Verkehr von Lastkraftwagen erheblich erhöht.

Es erscheint vielleicht zu einfach, die Aspekte der Fehlleistungen in der Federung als einzigen Unsicherheitsfaktor der Fahrzeuge anzusehen, aber es dürfte nicht übertrieben sein, die Behauptung aufzustellen, daß die Federung bei den angesprochenen Fahrzeugtypen und im allgemeinen auch bei jedem Fahrzeug für die Fahreigenschaften des Wagens sehr bestimmend ist, einschließlich derjenigen, die direkt mit der Sicherheit zusammenhängen, sowohl vom passiven als auch vom aktiven Standpunkt aus gesehen.

Heutzutage setzt sich ein Großteil der Fahrzeugkarosserien von Bussen aus einer Bühne zusammen, die aus einem durchgehenden Längsträger besteht, an den als Hauptelement für die Federung alle Blätter anbebracht werden, die entweder Parabolblätter oder auch trapezförmige Blätter sein können.

Die Funktionsanalyse der Federung kann aus dem Verhalten aller Blätter in ihren Aktionen und Reaktionen mit den mit innen in Verbindung stehenden Elementen und auf diese Elemente abgeleitet werden und auch aus demjenigen Verhalten, das bei einer Analyse der Dynamik des Fahrzeugs gesehen werden kann.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Federung nicht nur für die Sicherheitsfaktoren von Bedeutung ist, sondern auch für die Bequemlichkeit der Reisenden, ein Aspekt, der eindeutig die zur Verfügung stehenden Lösungsmöglichkeiten einschränkt.

Bei kleineren oder mittelgroßen Fahrzeugen kann beobachtet werden, daß die herkömmlichen Federungen vor allem dann nicht zufriedenstellend sind, wenn ein Ungleichgewicht zwischen der Trägheit der aufzufangenden Masse im Bezug zu derjenigen der Fahrzeugbewegung besteht.

Für die Geometrie der Fahrzeuge ist der Überhang entscheidend, da von ihm in großem Maße die Kapazität der Fahrzeuge und folglich der Konkurrenzvorsprung im Hinblick auf die gewerbliche Nutzung abhängig ist. Im Hinblick darauf fällt auf, daß die herkömmlichen Federungen nicht voll zufriedenstellend sind, da sie sehr empfindlich auf das Gewicht des Fahrzeugs reagieren. Es ist jedoch nicht einzusehen, daß die Faktoren für Sicherheit und Bequemlichkeit in einem so großen Maße von der Ladungskapazität des Wagens abhängen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Druckluftfederung für Autobusse oder Lastkraftwagen zu schaffen, die die Sicherheit der Fahrzeuge erhöht.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit in den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Die erfindungsgemäße Federung wird von zwei Parabolblättern geringer Biegung gebildet, die die Halterung der Antriebswelle des Wagens verstärken und auf denen die Halterungen für die Kolben oder die elastischen Elemente mittels zweier Halbblätter angebracht werden; eine an jedem Ende der Achse. Diese dienen zur Festigung und um die Axialkräfte der Welle aufzufangen, indem das ganze elastische Federungssystem durch einen Luftkreislauf geregelt wird, der den Druck der elastischen Elemente und das Verhalten der Federung steuert.

Die erfindungsgemäße Druckluftfederung besteht aus den nachfolgend genannten Elementen:

• - zwei Parabolblätter geringer Biegung,
• - zwei halbe Blattfedern zur Befestigung der Achse an die Träger des Fahrgestells,
• - zwei Druckluftkolben,
• - ein Überströmventil,
• - ein Druckreduzierungsventil,
• - zwei Nivellierungsventile,
• - zwei obere Kolbenhalterungen,
• - zwei untere Kolbenhalterungen,
• - zwei elastische Anschläge,
• - zwei Gleitschuhe für elastische Anschläge.

Die Aufgabe jedes einzelnen dieser Teile ist die folgende:
Die Parabolblätter geringer Biegung bilden vorne eine Verstärkung des Blattes für die Stabilität der Achse und an ihrem hinteren Teil bilden sie den Sitz der unteren Halterung jedes Kolbens.

Die halben Blattfedern halten mit dem Vorderteil die Achse exakt in ihrer Position und bilden mit dem hinteren Teil eine Halterung für die Gleitschuhe zur Aufnahme der axialen Achsbelastung.

Die oberen Halterungen der Kolben sind an den Fahrzeugrahmen angeschraubt und dienen dazu, die Kolben abzustützen. An die Kolben sind die Nivellierungsventile angeschlossen.

Die unteren Halterungen der Kolben sind an die biegungsarmen Parabolblätter angeschraubt und an ihnen wird ein dünner Stab befestigt, der dazu dient, das Nivellierungsventil zu betätigen.

Das Überströmventil befindet sich am Kesselausgang. Auf diese Weise wird im Falle eines Fehlers des Federungssystems die weitere Funktionstüchtigkeit der gesamten restlichen Federung des Fahrzeugs gewährleistet und somit jegliche Gefahr ausgeschlossen.

Das Druckreduzierungsventil gewährleistet, daß die Kolben immer mit dem richtigen Druck arbeiten, damit die Beweglichkeit des Fahrzeugs optimal erhalten bleibt.

Die am Rahmen und auf der Höhe der Gleitschuhe befestigten elastischen Anschläge dienen zur Aufnahme der axialen Kräfte.

Die genaue Lage der Halterungen der Kolben, die zur Außenseite der beiden Längsträger des Fahrzeuggestells hin verschoben sind, ist ausschlaggebend, um die Fahrzeugstabilität zu vergrößern und die Schwingungsbewegung zu verhindern, die bei dieser Art von Federung typisch ist und die bei der hier vorliegenden Federung jedoch ausgeschlossen ist.

Im Gegensatz zu herkömmlichen Blattfederungen weist die erfindungsgemäße Federung ein spürbar verbessertes Verhalten sowohl bei der Kontrolle von Sekundärbewegungen als auch bei Schwankungen des ganzen Wagens und bei Änderungen der relativen Achsgeometrie bezügl. des Rahmens auf.

Die Funktionstüchtigkeit hängt nicht vom Lastniveau des Fahrzeugs ab, da der Kolbendruck unabhängig vom Lastzustand immer durch das Funktionieren der Ventile des Druckluftsystems reguliert wird. Somit wird eine dauerhafte Elastizität erreicht, die unabhängig von der Achsenbewegung ist, da sie im Gegensatz zu herkömmlichen Parabolblättern nicht vom konkreten Lastzustand abhängt.

Bei einer weiteren Analyse des Verhaltens der erfindungsgemäßen Federung ist festgestellt worden, daß noch Möglichkeiten zur Erhöhung der Leistungsfähigkeit der Federung bestehen, wodurch sich sowohl vom passiven als auch vom aktiven Gesichtspunkt aus betrachtet weitere Vorteile für die Fahrzeuge ergeben, in die sie eingebaut wird.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß das Federungsverhalten der bekannten Fahrzeuge im allgemeinen dann nicht voll zufriedenstellend ist, wenn ein Ungleichgewicht zwischen der Trägheit der zu federnden Massen aufgrund der großen Empfindlichkeit der Federung bezügl. des Gewichts des Fahrzeugs besteht.

Wenn eine Fahrzeug gebremst wird, verteilen sich die verschiedenen Massen im Verhältnis zur ursprünglichen Verteilung. Da das vordere Fahrgestell beim Bremsen starker belastet wird, verändert sich das Verhalten des gesamten Wagens. Das rückwärtige Fahrgestell wird dagegen von den senkrechten Kräften entlastet, wobei die Schwerkraft vom Ladegewicht des Fahrzeugs abhängt, was die Prozentsätze der Ladung der Achsen beeinflußt, je nachdem, ob die Ladung größer oder kleiner ist.

Das Hauptproblem, das sich hier stellt, besteht darin, ein Bremssystem zu schaffen, das für jede dieser Situationen geeignet ist, zumal bei sehr starkem Bremsen die Hinterräder durch die starke Abnahme des Gewichts auf dieser Achse blockieren können. Wird die Eichung des Bremssystems jedoch dazu genutzt, um sein Funktionieren zu regulieren, unter Berücksichtigung von geringeren Schwebekräften, geht in den meisten Fällen Bremskraft verloren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckluftfederung ist ein Bremskorrekturventil vorgesehen, das auf den verschieden starken Druck, der bei der Druckluftfederung proportional zum Ladegewicht des Fahrzeugs entsteht, reagiert und die Kapazitäten der Bremsvorrichtung reguliert. Die Bremskraft kann so den Charakteristiken der Last angepaßt werden, indem das Ungleichgewicht des Drucks im Bremskreislauf vermieden wird, wodurch die Funktionsfähigkeit sichergestellt wird.

Bei der bevorzugten Ausführungsform funktioniert das Bremskorrekturventils mittels eines Druckluftkolbens, der Daten über die verschiedenen Druckwerte registriert, die sich bei den Druckventilen der Druckluftfederung ergeben und die proportional zur Fahrzeuglast sind. Deshalb hängt die Lage des Kolbens von den genannten Druckwerden ab. An einem Ende des Kolbens ist ein Mechanismus mit einem Druckregulierungsventil für das Bremssystem angebracht, das mittels des Kolbens den Druck im Kreislauf in Abhängigkeit von der Fahrzeuglast reguliert.

Der Kolben wird mittels einer Spann- oder Druckfeder festgehalten, die den vom Mechanismus erzeugten Druck ausgleicht. So ist der Durchgang oder der Verschluß des Bremskorrekturventils gleich demjenigen Druck, der in der Federung der Blätter durch eine Stange, die am Boden befestigt ist, erzeugt wird.

Wenn die Fahrzeugbremsen, bei denen die erfindungsgemäße Federung Verwendung finden soll, mit Unterdruck oder Vakuum arbeiten, wird der für das Funktionieren des Mechanismus erforderliche Druck mit einer Vorrichtung erzeugt die aus einem elektrischen Kompressor und zwei Ventilen besteht, durch die der Druck des Bremssystems - hier der Unterdruck - an die Fahrzeuglast angepaßt wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist eine Zeichnung beigefügt, die die verschiedenen Teile zeigt, aus denen die Federung besteht, sowie zwei Figuren, die das Bremskorrekturventil und das Bremssystem des Fahrzeugs in schematischer Darstellung zeigen.

Fig. 1 zeigt die Druckluftfederung in perspektivischer Darstellung, in der mit dem Bezugszeichen 1 die halben Blattfedern bezeichnet sind, die alle Teile am Längsträger oder Fahrgestellträger des Wagens mit dem Winkeleisen 4 befestigt die an einem seiner äußeren Enden angebracht sind. Diese Halbblätter 1 sind mit den Parabolblättern an einem Ende 3 derart verbunden, daß sie am Gleitschuh oder an der unteren Halterung 5 des Kolbens 6 befestigt sind so daß die axialen Kräfte ausgeglichen werden, die dann von Bedeutung sind, wenn die Trägheit des Wagens senkrecht zur Fahrtrichtung groß ist. Diese Kräfte sind bei starken Nachlaufkräften des Fahrzeugs wichtig, die in senkrechte Richtung bezügl. der Bewegung verlaufen.

Die Kolben oder Stoßkolben 6 liegen unten auf den Gleitschuhen 5 auf und sind oben mittels zweier Winkel 7 an dem Fahrgestell befestigt. Am Kopfstück der Kolben 6 befindet sich das Nivellierungsventil, das mit dem unteren Gleitschuh fuhr die Halterung durch einen dünnen Stab verbunden ist, der auf das Nivellierungsventil derart einwirkt, daß jeder Federarm unabhängig und mit Bezug auf den Federungsweg reguliert wird. Mit dem Bezugszeichen 9 ist das Reduzierungsventil bezeichnet, das den Druck des Druckluftkreislaufes korrigiert und reguliert, um zu verhindern, daß sich die Funktionstüchtigkeit außerhalb der optimalen Elastizitätsparameter bewegt.

Im weiteren Verlauf des Kreislaufes ist vor dem nicht dargestellen Kessel oder Behälter ein Überström- oder Sicherheitsventil 10 zwischengeschaltet, das den Kreislauf gegen Überdruck schützt.

In Fig. 2 ist das Bremskorrekturventil 11 dargestellt, das auf den Druckkreislauf einwirkt, der Druckluftzylinder 12, der den Druckkreislauf mit dem Reduzierungsventil verbindet sowie die Spring- oder Spiralfeder 13, die unkontrollierte Kolbenbewegungen vermeidet, die Bewegungen desselben abfängt und Druckschwankungen im Kreislauf ausgleicht.

In Fig. 3 ist die Anpassung des Bremskorrekturventils an ein Fahrzeug mit Unterdruck - oder Vakuumbremsen schematisch dargestellt. Fig. 3 zeigt den Druckluftkessel 14, das Einwegventil 15, das am Ausgang des Kompressors 16 angebracht ist, und das Elektroventil 17 am Eingang, das den Kreislauf zum Kessel 14 hin abschließt. Ferner sind die Batterie 18 und das Druckausgleichventil 19 dargestellt, das am anderen Ende des Kessels angebracht ist.

Claims (10)

1. Druckluftfederung für Busse und Lastkraftwagen, gekennzeichnet durch zwei Parabolblätter (2) geringer Biegung, zwei halbe Blattfedern (1), zwei Druckluftkolben (6), ein Überströmventil (10), ein Druckreduzierungsventil (9), zwei Nivellierungsventile (8), zwei obere Halterungen für die Kolben (6), zwei untere Halterungen (5) für die Kolben (6), zwei elastische Anschläge und zwei elastische Gleitschuhe (5) für die Anschläge.

2. Druckluftfederung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Parabolblätter (2) geringer Biegung vorne als Verstärkung für die Befestigungsblätter der Achse dienen und hinten den Sitz für die unteren Halterungen (5) jedes Kolbens (6) bilden.

3. Druckluftfederung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die halben Blattfedern (1) die Achse in ihrer exakten Position stabilisieren und hinten die Halterung für die Gleitschuhe (5) zur Aufnahme der axialen Achsbelastung bilden.

4. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nivellierungsventile (8) an den oberen Halterungen der Kolben (6) angebracht sind, die am Fahrgestell des Wagens angeschraubt sind.

5. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unteren Halterungen (5) der Kolben (6) an den Parabolblättern (2) geringer Biegung angeschraubt sind und an ihnen ein Stab angebracht ist, der die Drucknivellierungsventile (8) betätigt.

6. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überströmventil (10) am Ausgang des Kessels angeordnet ist, um einen ausreichenden Druck zu gewährleisten, und daß das Druckreduzierungsventil diesen Druck reguliert.

7. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (6) hinter den Rädern der Antriebswelle auf der Außenseite der Längsträger des Fahrgestells angeordnet sind.

8. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bremskorrekturventil (11) vorgesehen ist, das entsprechend den verschiedenen Druckeinwirkungen, die proportional zur Fahrzeuglast auftreten, die Kapazität der Bremsvorrichtung des Fahrzeugs reguliert.

9. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremskorrekturventil (11) mit einem Druckluftkolben versehen ist, der derart ausgebildet ist, daß dieser Daten der Druckwerte aufnimmt, die im Mechanismus der Luftfederung auftreten, wobei der Kolben an einem Ende mit einer Druckregulierungsventil-Vorrichtung versehen ist, die entsprechend der Last des Fahrzeugs in Aktion tritt.

10. Druckluftfederung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsen des Fahrzeugs, an dem die Federung befestigt ist, zur Erzeugung des notwendigen Drucks mit Unterdruck oder Vakuum arbeiten und daß an den Fahrzeugen eine Vorrichtung vorgesehen ist, die aus einem elektrischen Kompressor (16) und zwei Ventilen zur Anpassung des Drucks an die Fahrzeuglast besteht.