DE2740264A1 - Nutzlastfahrzeug - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Nutzlastfahrzeug mit mindestens drei Achsen und beladungsabhängiger Steuerung der statischen Achslastverteilung zwischen den Achsen einer Doppelachse, deren eine Achse angetrieben ist und deren andere Achse oberhalb einer vorgegebenen Belastung der Treibachse zuschaltbar und als über eine Fluidfederung, insbesondere eine Luftfederung abgestützte und mit der Belastung der Treibachse zunehmend belastbare und bezüglich ihrer Federn entsprechend druckbeaufschlagbare Tragachse ausgebildet ist.

Bei einem bekannten Nutzlastfahrzeug dieser Art (US-PS 3 055 678) sind Treibachse und Tragachse luftgefedert und es werden die Luftfederbälge der Tragachse in Hintereinanderschaltung zu den Luftfederbälgen der Treibachse versorgt, wobei in der Leitungsverbindung ein Ventil angeordnet ist, über das die Luftversorgung der Federbälge der Tragachse erst freigegeben wird, wenn der Druck in den Federbälgen der Treibachse einen vorgegebenen unteren Grenzwert überschritten hat. Es wird somit die Tragachse erst zugeschaltet, wenn die Belastung der Treibachse einen gewissen oberen Grenzwert überschritten hat. Oberhalb dieses vorgegebenen Grenzwertes liegt dann an den Luftfederbälgen von Treibachse und Tragachse der gleiche Druck an, der beladungsabhängig ansteigt, wobei sich aufgrund unter- schiedlicher Tragfähigkeiten der Federbälge der Treibachse und der Tragachse in Abhängigkeit von Veränderungen des Druckes gewisse, wenn auch geringe Veränderungen der statischen Achslastverteilung zwischen Treibachse und Tragachse ergeben. Die Zuschaltung
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in entsprechender Weise auch deren Abschaltung erfolgt stets in Abhängigkeit von einem vorgegebenen
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Druck in den Federbälgen der Treibachse, und
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auf das Zuschaltventil für die Versorgung der Federbälge der Tragachse wirkt.

Durch die Erfindung soll ein Nutzlastfahrzeug der eingangs genannten Art dahingehend weitergebildet werden, dass eine Veränderung der statischen Achslastverteilung dahingehend erreicht werden kann, dass die Belastung der Treibachse in Anpassung an insbesondere auch extreme Fahrgegebenheiten zur Verbesserung der Traktionsfähigkeit vergrößert werden kann.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass der Zuschaltpunkt für die Tragachse analog zu der mit fallender Geschwindigkeit zunehmenden Reifen-Tragfähigkeit in Richtung auf eine Erhöhung des Lastanteiles der Treibachse verlegbar ist und dass die Belastung der Tragachse nach deren Zuschaltung steiler als die Belastung der Treibachse ansteigt. Durch diese Ausgestaltung, die erfindungsgemäß insbesondere für den oberen Lastbereich vorgesehen ist, ist es möglich, die Belastung an der Treibachse willkürlich bis zu einem oberen, durch
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und Reifen-Tragfähigkeit vorgegebenen Grenzpunkt zu erhöhen, indem die Zuschaltung der Tragachse erst bei einer höheren Belastung der Treibachse vorgenommen wird. Es besteht daher die Möglichkeit, die Treibachse insbesondere beim Anfahren kurzzeitig zu überlasten. Die erhöhte Belastung der Treibachse kann durch Verlegung des Zuschaltpunktes jederzeit durch Zuschaltung der Tragachse abgebaut werden. Es kann somit bei der erfindungsgemäßen Lösung die Belastung der Treibachse in Anpassung an die mit fallender Geschwin- digkeit zunehmende Tragfähigkeit verändert werden, so dass gerade im Hinblick auf die für die Traktionsfähigkeit kritischen Bereiche, so insbesondere das Anfahren, verbesserte Verhältnisse erreichbar sind. Insgesamt gesehen kann die Belastung der Treibachse unter allen Beladungsbedingungen - bei denen die Tragachse bereits zugeschaltet ist - so groß sein, wie dies nach physikalischen und konstruktiven Gründen sowie unter Berücksichtigung der Verkehrsgesetzgebung überhaupt möglich ist.

Die Verlagerung des Zuschaltpunktes lässt sich im Rahmen der Erfindung bei einer fluidgefederten, insbesondere luftgefederten Doppelachse in besonders einfacher Weise dann vornehmen, wenn die Zuschaltung der Druckbeaufschlagung der Tragachse in Abhängigkeit vom beladungsbedingten Druck der Treibachse gesteuert ist und wenn der Steuerdruck hinsichtlich seiner Druckhöhe gegenüber dem Druck der Treibachse absenkbar ist. Diese Absenkung lässt sich mit einfachen Mitteln, beispielsweise durch ein Druckminderventil erreichen, das in der Verbindungsleitung angeordnet ist, wobei gegebenenfalls auch eine geschwindigkeitsabhängige Steuerung des Druckminderventiles im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein kann. Durch einfache Zuschaltung des Druckminderventiles kann so die angestrebte Veränderung der statischen Achslastverteilung im Hinblick auf einen höheren Anteil der Treibachse erreicht werden, wobei durch die geschwindigkeitsabhängige
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der Druckminderung den über der Geschwindigkeit veränderlichen Reifen Tragfähigkeiten Rechnung getragen werden kann, ohne dass eine gesonderte Bedienung notwendig ist.

Die Erfindung ist nachfolgend mit weiteren Einzelheiten anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine schematisierte Darstellung eines Nutzlastfahrzeuges mit luftgefederter Doppelachse und gemäß der Erfindung steuerbarer Zuschaltung der Tragachse,

Figur 2 eine schematisierte Darstellung der gemäß der Erfindung erreichbaren Achslastverteilung,

Figur 3 den Druck in der Luftfederung Tragachse in Abhängigkeit vom Druck in der Luftfederung der Treibachse in einer diagrammartigen, schematisierten Darstellung,

Figur 4 in schematisierter Darstellung eine Schaltungsanordnung, über die ein Druckverlauf gemäß Figur 3 und eine Gewichtsverteilung gemäß Figur 2 erreichbar ist, und

Figur 5 eine erfindungsgemäße Steuerung der Achslastverteilung für ein Fahrzeug, bei dem die Doppelachse aus einer luftgefederten Tragachse und einer blattgefederten Treibachse aufgebaut ist.

Das in Fig. 1 schematisiert dargestellte Fahrwerk eines dreiachsigen Nutzlastfahrzeuges umfasst eine Vorderachse 1 sowie eine Doppelachse 2, die aus einer Treibachse 3 und einer Tragachse 4 besteht. Die Vorderachse 1 ist über Stahlfedern 5, hier Blattfedern in üblicher Weise gefedert und geführt. Die Achsen 3, 4 der Doppelachse 2 sind jeweils luftgefedert, wobei die Treibachse 3 in nicht näher gezeigter Weise an beiden Fahrzeugseiten jeweils über zwei Luftfedern 6 abgestützt ist. Die Führung der Achsen 3, 4 der Doppelachse erfolgt jeweils in bekannter Weise über Führungslenker, von denen die oberen Führungslenker mit 7 und 8 bezeichnet sind, während die unteren Führungslenker die Bezugszeichen 9 und 10 tragen. Die Führungslenker 7 bis 10 beider Achsen 3, 4 des Doppelachsaggregates 2 sind an einer zwischen

Treibachse 3 und Tragachse 4 liegenden Konsole 11 angelenkt, die ein- und mehrstückig ausgebildet sein kann. Die Tragachse 4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 als Vorlaufachse bezogen auf die Fahrtrichtung 12 vor der Treibachse 3 angeordnet und beidseitig über je eine Luftfeder 13 abgestützt.

Die erfindungsgemäß vorgesehene Luftfederung ist bezüglich der Versorgung der Luftfederbälge 14 der Treibachse 3 derart aufgebaut, dass diese in Parallelschaltung über ein Niveauregelventil 15 belastungsabhängig mit Druckluft versorgt werden, wobei hier als Druckluftquelle 16 symbolisch ein Vorratsbehälter vorgesehen ist. Von diesem ist eine Versorgungsleitung 17 zum Niveauregelventil 15 vorgesehen, das in üblicher Weise über die Hebelverbindung 18 in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Treibachse 3 und Fahrzeugaufbau 19 - hier durch den Rahmen symbolisiert - gesteuert ist.

Das Niveauregelventil 15 ist seinerseits ferner mit einem Anschluss für die zu den Federbälgen 14 führende Leitung 20 sowie mit einem Abluftanschluss 21 versehen.

An die Leitung 20 ist neben den zu den Federbälgen 14 führenden Anschlussleitungen 22 eine Leitung 23 angeschlossen. In der Leitung 23 herrscht somit ein dem Druck in den Federbälgen 14 entsprechender Druck.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 schließt die Leitung 23 an ein Druckminderventil 24 an, dem, hier nur schematisch angedeutet, eine Ventileinheit 25 nachgeordnet ist, die über die Leitung 26 an die Federbälge 27 der Luftfedern 13 der Tragachse 4 angeschlossen ist.

Dem Druckminderventil 24 ist im Ausführungsbeispiel eine geschwindigkeitsabhängig arbeitende, elektrische Steuerung zugeordnet, die als Einheit schematisch durch die strichlierte Umrahmung herausgehoben und mit 28 bezeichnet ist. Hierbei ist die Steuerung der Einfachheit halber so aufgebaut, dass das Druckminderventil 24 hinsichtlich seiner Druckminderfunktion lediglich zu- oder abgeschaltet werden kann. Nicht gezeigt ist eine Verstellbarkeit der Größe der jeweiligen Druckminderung, wobei diese beispielsweise manuell durch entsprechende Ventileinstellung vorgenommen werden kann. Erfindungsgemäß kann die Größe der Druckminderung bevorzugt aber geschwindigkeitsabhängig erfolgen, beispielsweise dadurch, dass die Ansteuerspannung des Druckminderventiles entsprechend der jeweiligen Geschwindigkeit variiert wird und eine entsprechend Vergrößerung oder Verkleinerung der Druckminderung zur Folge hat.

Im Ausführungsbeispiel ist aber, wie bereits erwähnt, lediglich die Ein- und Ausschaltung, nicht dagegen die geschwindigkeits- und spannungsabhängige Verstellung der Größe der Druckminderung veranschaulicht, wobei die Ein- und Ausschaltung über den Schalter 29 erfolgt, und wobei dieser willkürlichen Ein- und Ausschaltung über den Schalter 29 eine geschwindigkeitsabhängig arbeitende Ein- und Ausschaltung überlagert ist. Diese ist symbolisch in Verbindung mit dem Geschwindigkeitsanzeiger 30 dargestellt, dessen Zeiger 31 die Zunge eines Schleifkontaktes bildet, dessen Schleifbahn 32 sich lediglich über den unteren Geschwindigkeitsbereich erstreckt, so dass der Schalter 29 lediglich so lange in einem Stromkreis liegt, wie der Zeiger 31 mit der Schleifbahn 32 in Verbindung steht. Läuft der Zeiger 31 mit steigender Geschwindigkeit über die Schleifbahn 32 hinaus, so wird unabhängig von der Stellung des Schalters 29 der Steuerkreis unterbrochen, über den das Relais 33 angesteuert wird, über das der Arbeitsstromkreis des Druckminderventiles zu schließen ist.

Ist der Arbeitsstromkreis über das Relais 33 geschlossen, so spricht das Druckminderventil 21 an und es ist dementsprechend die Ventileinheit 25 mit einem entsprechend geminderten Druck beaufschlagt, wobei dieser Druck Arbeits- und Steuerdruck bzw. nur Steuerdruck sein kann. Letzteres ist der Fall, wenn, wie durch die strichlierte Leitung 3 angedeutet, die über die Ventileinheit 25 erfolgende Versorgung der Federbälge 27 der Tragachse unmittelbar aus der Druckquelle, also beispielsweise dem Vorratsbehälter 16 erfolgt, was den Vorteil mit sich bringt, dass in den Federbälgen 27 auch höhere Drücke als in den Federbälgen 14 verwirklicht werden können.

Fig. 2 zeigt, welche prinzipielle Gewichtsverteilung zwischen der Treib- und der Tragachse erfindungsgemäß zu verwirklichen ist, wobei die untere Kurve 34 den Gewichtsanteil der Tragachse und die obere Kurve 35 den Gewichtsanteil der Treibachse, aufgetragen über der Gesamtbelastung von Treib- und Tragachse zeigt. Die Auswirkungen durch Zuschaltung des Druckminderventiles 24 zeigen die strichliert aufgetragenen Kurvenabschnitte 34a und 35a, wobei sich entsprechende Zwischenstufen durch Änderung der Größe der Druckminderung erreichen lassen und wobei, entsprechend dem Vorhergesagten, analog zu der mit fallender Geschwindigkeit zunehmenden Reifen-Tragfähigkeit die maximale Mehrbelastung an der Treibachse nur bei niedrigen Geschwindigkeiten vorgenommen werden kann.

Die angestrebte Gewichtsverteilung, wie sie aus Fig. 2 ersichtlich ist, bedingt für die Federelementen an der Tragachse in Bezug auf den Druck in den Federelementen an der Treibachse einen Druckverlauf, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, wobei vorausgesetzt wird, dass die Tragachse nicht angehoben ist, sondern bei druckbeaufschlagten Federbälgen an der Treibachse stets unter einer dem

Selbsterhaltungsdruck ihrer Federbälge entsprechenden Belastung steht. Dies gilt, bis ein vorgegebener, dem Punkt B entsprechender Druck in den Federbälgen der Treibachse erreicht ist. Danach steigt analog zu der aus Fig. 2 ersichtlichen Achslastverteilung der Druck in den Federbälgen der Tragachse bis zum Punkt C steil an, wobei die durch den Koordinaten Ursprung und den Punkt C verlaufende Gerade den linearen, belastungsbedingt sich ergebenden Druckanstieg in den Federelementen der Treibachse veranschaulicht. Für den restlichen Kurvenbereich C,E steigt der Druck in den Federbälgen von Treib- und Tragachse gleichmäßig an
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Geht man von der vorgeschilderten Grundkurve aus, so kann der Druck in den Federbälgen der Tragachse auch über den Druck in den Federbälgen der Treibachse hinaus angehoben werden, wenn unabhängig von der in Abhängigkeit vom Druck in den Federbälgen der Treibachse erfolgenden Steuerung eine Versorgung der Federbälge der Tragachse mit eigenem Anschluss an den Vorratsbehälter, bzw. die Druckquelle gegeben ist, wie dies in Fig. 1 durch die Leitungsverbindung 33´ dargestellt ist. Besteht eine solche Verbindung, so kann bei voll geöffnetem Ventil 25 der Druck in den Federbälgen der Tragachse über den Punkt C hinaus entsprechend dem Kurvenverlauf C,D ansteigen, bis in den Federbälgen der Tragachse der Maximaldruck herrscht. Danach bleibt in den Federbälgen der Tragachse entsprechend dem Kurvenzug D,E, in Fig. 3 der Druck konstant, während der Druck in den Federbälgen der Treibachse beladungsbedingt entsprechend dem Kurvenzug C,E ansteigt.

Wird, wie in Fig. 1 dargestellt, mit vorgeschaltetem Druckminderventil 24 gearbeitet, so wird der dem Punkt B entsprechende Ansprechdruck erst bei B´, also einem entsprechend höheren Druck in den Federbälgen der Treibachse erreicht, so dass sich eine entsprechende Verschiebung der Kurvenzüge ergibt, wobei analoge Punkte mit C´
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bezeichnet sind.

Der Anstieg über den Punkt C´ hinaus wird wiederum nur bei eigenem Vorratsanschluss für die Federbälge der Tragachse erreicht. Zur Verdeutlichung des Vorgeschilderten ist in Fig. 3 der Kurvenzug C, D, E strichpunktiert dargestellt, während der Kurvenzug B, B´, C´, D´ strichliert angegeben ist.

Eine Ventileinheit 25 ist in Fig. 4 aufgegliedert dargestellt, wobei zusätzlich zur Ventileinheit 25 schematisch auch das Druckminderventil 24 mit zugeordneter Umgehung dargestellt ist.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass die Ventileinheit 25 prinzipiell aus einem herkömmlichen Druckbegrenzungsventil 36 und einem herkömmlichen Rückhalteventil 37, die in Parallelschaltung angeordnet sind, aufgebaut ist. Selbstverständlich kann eine solche Ventileinheit auch in Integralbauweise als Anpassungsventil ausgeführt sein. Die Druckverläufe, die sich in Abhängigkeit vom Steuerdruck für den Versorgungsdruck der Federbälge der Tragachse über die Ventile 36 und 37 ergeben, sind in Fig. 4 symbolisch mit angegeben. Da es sich bei den Ventilen 36 und 37 um gebräuchliche Ventile handelt, kann hier auf deren nähere Erläuterung verzichtet werden.

In der Ansteuerung der Ventileinheit 25 liegt analog zu Fig. 1, das Druckminderventil 24, welches über die Leitung 23, in Fig. 4 nicht dargestellt, mit den Federbälgen 14 der Treibachse 6 verbunden ist. Ist das Druckminderventil 24 betätigt, d.h. der Hahn 39 geschlossen, so ergibt sich im Vergleich zu dem Druck in den Federbälgen 14 der Treibachse 6 eine gewisse Druckabsenkung, mit der Folge, dass entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 3 bezogen auf den Druck in den Federbälgen der Treibachse die Ventile 36 und 37 entsprechend später ansprechen. Das Druckminderventil 24 lässt sich, wie durch die Umgehung 38 symbolisch angedeutet, in einfacher Weise umgehen (der Hahn 39) ist geöffnet). Nicht bezeigt ist hier auch, dass das Druckminderventil in Bezug auf die jeweilige Druckminderung, wie anhand der Fig. 1 erläutert, einstellbar ausgeführt sein kann.

Wird mit Druckminderung gearbeitet, so ergibt sich analog zu dem in Fig. 2 Gesagten ein späteres Zuschalten der Tragachse, mit der Folge, dass die Treibachse höher belastet wird. Ausgehend von einer normalen Lastverteilung zwischen Treib- und Tragachse von 10 : 6 to ist so beispielsweise eine Belastung der Treibachse mit 12 to bei 4 to Belastung für die Tragachse erreichbar, mit anderen Worten, also eine gewisse Überlastung der Treibachse, um beispielsweise unter schwierigen Bedingungen noch ein Anfahren zu gewährleisten.

Fig. 5 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine Ausführungsform, im Rahmen derselben das erfindungsgemäße Prinzip auf eine Doppelachse übertragen ist, bei der lediglich die Tragachse luftgefedert, die Treibachse aber
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gefedert ausgeführt ist.

Dementsprechend erfolgt bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 bei von der Belastung der Treibachse abhängiger Steuerung der Druckbeaufschlagung der Federbälge der Tragachse die Ansteuerung der entsprechenden Ventileinheit wegabhängig, und zwar in Abhängigkeit von der Einfederung der Treibachse gegenüber dem Fahrzeugaufbau.

Für die nachfolgende Schilderung der Ausführungsform gemäß Fig. 5 finden dann in Anlehnung an die in Fig. 1 geschilderte Ausführungsform analoge Bezugszeichen Verwendung, wobei die Vorderachse mit 101 und die Doppelachse mit 102 bezeichnet ist. Die Doppelachse besteht auch hier aus einer angetriebenen Achse, nämlich der Treibachse 103 und einer nicht angetriebenen, zuschaltbaren Achse, der Tragachse 104, wobei in Abweichung zum Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 1 die Tragachse hier als Nachlaufachse ausgebildet ist. Der Tragachse 104 sind Federbälge 127 zugeordnet, die über die Ventileinheit 125 und die Leitung 126 mit Druckluft beaufschlagbar sind. Die Ventileinheit 125 ist dabei wegabhängig über ein Gestänge 140 entsprechend der Belastung der Treibachse 103 gesteuert. Die Ventileinheit 125 ist über eine Versorgungsleitung 117 an den Vorratsbehälter 116, bzw. eine Druckquelle angeschlossen. Von der Versorgungsleitung 117, bzw. dem Vorratsbehälter 116 wird über eine Leitung 141 der das Druckminderventil 124 beaufschlagende Druck abgezweigt, der bei dieser Ausführungsform konstant ist und dem maximalen Versorgungsdruck der Federbälge 127 entspricht. Ansteuerbar ist das Druckminderventil 124 analog zu Fig. 1 über die dort dargestellte und mit 28 bezeichnete elektrische Steuerung.

Die Veränderung des Achslastverhältnisses im Hinblick auf eine zusätzliche Beaufschlagung der Treibachse wird bei der Lösung gemäß Fig. 5 in Verbindung mit der dargstellten Steuerung und durch Verwendung eines druckabhängig ausfahrbaren Zylinders 142 als Glied des Gestänges 140 erreicht. Ist der Zylinder 142 mit vollem Druck beaufschlagt, so hat er eine vorgegebene max. Länge, die derart abgestimmt ist, dass sich bei voller Beladung ein vorgegebenes Achslastverhältnis zwischen den beiden Achsen der Doppelachse ergibt. Soll demgegenüber eine Verschiebung der Achslastanteile dahingehend erfolgen, dass, analog zu dem anhand der Fig. 2 geschilderten, eine stärkere Belastung der Treibachse bei gleichzeitiger Entlastung der Tragachse erreicht wird, so kann über die, anhand der Fig. 1 geschilderte Steuerung das Druckminderventil 124 zugeschaltet werden, mit der Folge, dass der Zylinder 142 mit einem geringeren Druck beaufschlagt ist, der einer geringeren Zylinderlänge entspricht. Diese Verkürzung hat bei der angegebenen Ausgangseinstellung zur Folge, dass für das Ventil 125 eine Stellung simuliert wird, die einer geringeren Belastung der Treibachse als der tatsächlich gegebenen Belastung entspricht. Als Folge davon ergibt sich eine geringere Druckbeaufschlagung der Federbälge 127 und dementsprechend ein letztlich höherer Lastanteil an der Treibachse 103. Über die Größe der Druckminderung kann auch hier das Maß der Änderung der Lastverteilung beeinflusst werden.

Die Ventileinheit 125 kann prinzipiell wie die Ventileinheit 25 ausgebildet sein, wobei nunmehr die Ansteuerung mechanisch über das Gestänge 140 erfolgt.

Claims (4)

1. Nutzlastfahrzeug mit mindestens drei Achsen und beladungsabhängiger Steuerung der statischen Achslastverteilung zwischen den Achsen einer Doppelachse, deren eine Achse angetrieben ist und deren andere Achse oberhalb einer vorgegebenen Belastung der Treibachse zuschaltbar und als über eine Fluidfederung, insbesondere eine Luftfederung abgestützte und mit der Belastung der Treibachse zunehmend belastbare und bezüglich ihrer Federn entsprechend druckbeaufschlagbare Tragachse ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuschaltpunkt für die Tragachse (4) analog zu der mit fallender Geschwindigkeit zunehmenden Reifentragfähigkeit in Richtung auf eine Erhöhung des Lastanteiles der Tragachse (3) verlegbar ist und dass die Belastung der Tragachse (4) nach deren Zuschaltung steiler als die Belastung der Treibachse (3) ansteigt.

2. Nutzlastfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei fluidgefederter, insbesondere luftgefederter Doppelachse die Zuschaltung der Druckbeaufschlagung der Tragachse (4) in Abhängigkeit vom beladungsbedingten Druck der Treibachse (3) gesteuert ist und dass der Steuerdruck hinsichtlich seiner Druckhöhe gegenüber dem Druck der Treibachse (3) absenkbar ist.

3. Nutzlastfahrzeug nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerdruck über ein zuschaltbares Druckminderventil (25) absenkbar ist.

4. Nutzlastfahrzeug nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbeaufschlagung der Tragachse (4) nach deren Zuschaltung steiler als die Druckbeaufschlagung der Treibachse (3) ansteigt.