DE3638849A1 - Luftfederung fuer fahrzeug mit doppelachse - Google Patents

Luftfederung fuer fahrzeug mit doppelachse

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung eines Fahrzeuges mit mehreren Hinterachsen nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Fahrzeugen wird in den meisten Fällen nur eine von mehreren Hinterachsen angetrieben, während die anderen Hinterachsen als mitlaufende Achsen keine Antriebsfunktion aufweisen. Bei Doppelachsfahrzeugen etwa wird in den meisten Fällen die vordere der beiden Hinterachsen angetrieben, jedoch muß dies nicht so sein. Meistens läßt sich die nicht angetriebene Achse, wel­ che im folgenden als "Liftachse" bezeichnet werden soll, mittels ei­ ner Vorrichtung, etwa einer Hebeluftfeder, anheben. Dies geschieht vor allem dann, wenn das Fahrzeug nur wenig belastet ist, um auf diese Weise die von der Liftachse ausgehenden Reibungsverluste zu vermeiden. Demgegenüber wird bei stärker beladenem Fahrzeug die Liftachse abgesenkt, die Luftfedern der Liftachse werden mit dem gleichen Luftdruck wie die Luftfedern der Treibachse beaufschlagt oder mit einem definierten Druckverhältnis dazu, so daß sich die Fahrzeuglast auf beide Achsen gleichmäßig bzw. anteilsmäßig verteilt.
Aus der DE-OS 34 28 867 ist eine Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung der beschriebenen Art bekannt, bei welcher die Vorgänge "Belüften der Luftfedern der Treibachse" und "Entlüften der Luft­ federn der Liftachse" gleichzeitig ablaufen können, ebenso wie die umgekehrten Vorgänge "Entlüften der Luftfedern der Treibachse" und "Belüften der Luftfedern der Liftachse". Diese Überlagerung gegen­ sinniger Regelvorgänge gestattet eine besonders schnelle Anpassung der Achslastverteilung, etwa innerhalb einer Anfahrhilfe: Durch gleichzeitiges Belüften der Luftfedern der Treibachse und Entlüften der Luftfedern der Liftachse - eventuell unterstützt durch Anheben der Liftachse mittels einer Hebeluftfeder - lassen sich Achslast und Anpreßdruck der Treibachse vergrößern, was in schwierigen Fahr­ situationen, etwa auf losem Fahruntergrund, zu einer verbesserten Traktion des Fahrzeuges führt.
Nachteilig bei dieser bekannten Vorrichtung ist ein recht hoher Auf­ wand bei der Anzahl der verwendeten Ventile.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung eines Fahrzeuges mit mehreren Hinterachsen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist demgegenüber den Vorteil auf, ei­ ne unabhängige Regelung des Luftdrucks in den Luftfedern von Treibachse und Liftachse auch mit einer geringeren Anzahl an Ventilen zu ermöglichen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in Form eines Funktionsschaubildes schematisch dargestellt und in der nach­ folgenden Beschreibung näher erläutert.
Beschreibung des Ausführungsbeispieles
In der Zeichnung sind mit den Bezugszeichen 1 und 2 beiderseits ei­ ner Fahrzeuglängsachse angeordnete, ein federndes Luftpolster zwi­ schen einer Treibachse (TrA) und einem Fahrzeugaufbau bildende Luft­ federn der Treibachse bezeichnet. In Fahrtrichtung hinter den Luft­ federn 1 und 2 der Treibachse befinden sich ein federndes Luftpol­ ster zwischen einer Liftachse (LiA) und dem Fahrzeugaufbau bildende Luftfedern 3 und 4 der Liftachse. In der Zeichnung nicht dargestellt ist die Federung der Vorderachse des Fahrzeuges. Zusätzlich kann ei­ ne Hebeluftfeder 5 vorgesehen sein, welche dazu dient, die Liftachse anzuheben.
Die Vorrichtung wird durch eine Druckmittelquelle 6 über ein Rück­ schlagventil 7 mit Druckluft versorgt. Über eine erste Druckleitung 10 wird eine Ventilanordnung 12 für die Treibachse versorgt, über eine zweite Druckleitung 15 eine Ventilanordnung 17 für die Lift­ achse.
Die Ventilanordnung 12 für die Treibachse besteht aus drei Ventilen 21, 22 und 23:
Das Ventil 21 sperrt in seiner ersten Stellung die erste Drucklei­ tung 10 und verbindet gleichzeitig die Ventile 22 und 23 mit der Atmosphäre. In seiner zweiten Stellung verbindet das Ventil 21 die Ventile 22 und 23 mit der Druckmittelquelle 6. Die Ventile 22 und 23 sind gleichartig und arbeiten nach Art eines Absperrventils, geben eine Verbindung also entweder frei oder nicht. Die Ventile 22 und 23 sind einerseits an das Ventil 21 angeschlossen und stehen anderer­ seits mit den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse in Verbindung, wobei jedes der Ventile 22 und 23 eine der Luftfedern 1 und 2 beaufschlagt.
Die Ventilanordnung 17 für die Liftachse besteht ebenfalls aus drei Ventilen 31, 32, 33:
Das Ventil 31 sperrt in seiner ersten Stellung einen Durchgang und gibt diesen in seiner zweiten Stellung frei, wobei über das Ventil 31 eine Verbindung zwischen der Hebeluftfeder 5 und jener Strömungs­ verbindung herstellbar ist, welche die Ventile 21 und 22 bzw. 22 und 23 miteinander verbindet. Das Ventil 32 sperrt in seiner ersten Stellung und verbindet in seiner zweiten Stellung die zweite Druck­ leitung 15 mit den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse. Damit dient das Ventil 32 der Belüftung der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse, wäh­ rend die Entlüftung der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse über das Ventil 33 vorgenommen wird, indem dieses in seine zweite Stellung geschaltet wird. In dieser zweiten Stellung verbindet das Ventil 33 die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse mit der Atmosphäre, während in der ersten Stellung des Ventils 33 dieses sperrt. Die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse sind durch eine Verbindungsleitung 35 miteinan­ der und mit den Ventilen 32 und 33 verbunden.
Drucksensoren 41, 42, 43 und 44 dienen zur Erfassung des Luftdrucks in jeder der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse, in den einen nahezu gleichen Luftdruck aufweisenden Luftfedern 3 und 4 der Liftachse und in der Hebeluftfeder 5. Die Drucksensoren 41, 42, 43 und 44 erzeugen ein elektrisches Signal, welches einer elektronischen Steuereinheit 45 zugeführt wird. Zur elektronischen Steuereinheit 45 gelangen au­ ßerdem Meßsignale mindestens zweier Wegsensoren 48, 49, welche ent­ weder am Fahrzeugaufbau oder an Elementen der Treibachse angebracht sind und welche den Abstand zwischen Rad und Fahrzeugaufbau auf je­ der der Fahrzeugseiten erfassen. Die elektronische Steuereinheit 45 bildet Ausgangssignale, über welche die Ventile 21, 22, 23, 31, 32 und 33 angesteuert werden.
Die Ventile 21, 22, 23, 31, 32 und 33 können als federbelastete, druckmittelsteuerbare Wegeventile mit je einem pneumatischen Steuer­ anschluß, der durch einen Vorsteuermagneten betätigbar ist, ausge­ führt sein. Die Vorsteuermagnete aller Ventile 21, 22, 23, 31, 32 und 33 sind über elektrische Leitungen mit der elektronischen Steu­ ereinheit 45 verbunden. Anstelle der vorgesteuerten Magnetventile können auch direkt gesteuerte Magnetventile verwendet werden.
Außer den bereits beschriebenen können der elektronischen Steuerein­ heit 45 nach weitere Meßgrößen zugewiesen werden, etwa die über ei­ nen Tachometer erfaßte Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges.
In einem Speicher der elektronischen Steuereinheit 45 sind Sollwerte der Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung gespeichert, wie z.B. der Abstand der Fahrzeugzelle von der Achse und Luftdrücke in den Luftfedern 1, 2, 3, 4 und in der Hebeluftfeder 5. Eine Ver­ gleichseinrichtung der elektronischen Steuereinheit 45 vergleicht die Sollwerte mit den Istwerten und gibt bei Abweichungen über elek­ trische Leitungen Schaltimpulse an die Ventile 21, 22, 23, 31, 32 und 33.
Die elektronische Steuereinheit 45 kann zusätzlich mit manuell betä­ tigbaren Schaltern verbunden sein. Mit diesen Schalteinrichtungen können die Luftdrücke in den Luftfedern manuell beeinflußt werden, etwa im Rahmen einer Anfahrhilfe.
Die Wirkungsweise der Vorrichtung soll im folgenden an Beispielen erläutert werden:
Beim Beladen senkt sich unter zunehmender Last der Fahrzeugaufbau. Die Wegsensoren 48, 49 melden der elektronischen Steuereinheit 45 eine Verringerung des Abstandes zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Treibachse, wodurch ein Steuervorgang ausgelöst wird, der einen vor­ gegebenen Normalabstand zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Treib­ achse wieder herstellt.
Der hierzu erforderliche Druckaufbau in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse erfolgt, indem die Ventile 21, 22 und 23 auf Durchlaß ge­ schaltet werden, so daß Druckluft aus der Druckmittelquelle 6 in die Luftfedern 1 und 2 der Treibachse gelangt. Gleichzeitig lassen sich die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse belüften, indem das Ventil 32 auf Durchlaß geschaltet wird. Die Belüftung der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse sowie der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse erfolgt dabei unabhängig voneinander, da die Belüftung über die beiden unab­ hängigen Druckleitungen 10 und 15 vorgenommen wird. Das Verhältnis des Drucks in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse zum Druck in den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse ist dabei innerhalb der elektroni­ schen Steuereinheit 45 festgelegt. Die Ermittlung des Druckes in den Luftfedern erfolgt, wie bereits beschrieben, mittels der Drucksenso­ ren 41, 42 und 43. Auf die Kriterien bei der Festlegung des Druck­ verhältnisses soll hier nicht weiter eingegangen werden, jedoch wird man in der Regel bestrebt sein, die Luftfedern 1 und 2 der Treib­ achse so weit mit Druck zu beaufschlagen, daß die Treibachse ihre maximal zulässige Last und die Liftachse die zusätzliche Last über­ nimmt (Traktionsoptimierung). Ist der Beladungsvorgang beendet, wer­ den die Ventile 22, 23 und 32 in ihre erste, sperrende Stellung zu­ rückgeschaltet.
Beim Entladen des Fahrzeuges hebt sich bei abnehmender Last der Fahrzeugaufbau. Die Wegsensoren 48, 49 melden der elektronischen Steuereinheit 45 eine Vergrößerung des Abstandes zwischen dem Fahr­ zeugaufbau und der Treibachse, wodurch ein Steuervorgang ausgelöst wird, der den vorgegebenen Normalabstand zwischen dem Fahrzeugaufbau und der Treibachse wieder herstellt.
Hierzu werden die Ventile 22 und 23 auf Durchlaß geschaltet, während das Ventil 21 in die zur Atmosphäre hin öffnende, erste Stellung schaltet, so daß die Luftfedern 1 und 2 der Treibachse zur Atmo­ sphäre hin entlüftet werden. Das Ventil 33 wird ebenfalls auf Durch­ laß geschaltet, so daß auch die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse in die Atmosphäre entlüftet werden. Auch der Vorgang des Entlüftens der Luftfedern 1, 2, 3 und 4 wird durch die Drucksensoren 41, 42 und 43 überwacht und der elektronischen Steuereinheit 45 in Form von elek­ trischen Signalen gemeldet.
An der bereits beschriebenen Steuerung beim Be- und Entladen des Fahrzeuges kann ebenfalls die Hebeluftfeder 5 beteiligt sein. Dabei bewirkt eine Belüftung der die Liftachse als Ganzes anhebenden Hebe­ luftfeder 5 über das auf Durchlaß geschaltete Ventil 31 eine Entla­ stung der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse und damit gleichzeitig eine Belastung der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse. Ein Belüften der Hebeluftfeder 5 wird also zu einem Absinken des Fahrzeugaufbaus führen, was durch eine Erhöhung des Druckes in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse kompensiert werden muß. Da im umgekehrten Falle ein Entlüften der Hebeluftfeder 5 über das auf Durchlaß geschaltete Ven­ til 33 zu einem Druckanstieg in den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse und zu einem Anheben des Fahrzeugaufbaus führt, muß dies durch ein Entlüften der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse kompensiert werden. Regelvorgänge an der Hebeluftfeder 5 sowie an den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse können also sinnvollerweise nur gleichsinnig ablau­ fen, weshalb auch die Hebeluftfeder 5 über das Ventil 31 an der gleichen Druckleitung angeschlossen ist, welche auch zu den Luftfe­ dern 1 und 2 der Treibachse führt.
Bei einer einseitigen Be- oder Entladung des Fahrzeuges zeigen die Wegsensoren 48 und 49 für jede Fahrzeugseite ein unterschiedliches Niveau an. Auch können Drucksensoren 41 und 42 unterschiedliche Drücke in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse einer jeden Fahr­ zeugseite signalisieren. Die Ventile 22 und 23 werden dann unter­ schiedlich beaufschlagt, wodurch der Fahrzeugaufbau wieder in eine achsparallele Lage geschwenkt wird.
Bei Bedarf, z.B. als Anfahrhilfe auf schlechtem Fahruntergrund, kann bei entsprechender Belastung des Fahrzeuges die Achslast der Treib­ achse erhöht werden. Hierzu werden, beispielsweise ausgelöst durch die Handbetätigung eines Schalters, die Luftfedern 1 und 2 der Treibachse belüftet und die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse entlüf­ tet. Normalerweise bleibt die Hebeluftfeder 5 an diesem Vorgang un­ beteiligt. Erst wenn eine stärkere Erhöhung der Achslast der Treib­ achse gewünscht wird, kann dies durch ein Anheben der Liftachse mit­ tels der Hebeluftfeder 5 erfolgen. Das Anheben der Liftachse durch die Hebeluftfeder 5 kann jedoch nur erfolgen, wenn der Druck in den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse gleich oder kleiner als ein vorge­ gebener Restdruck ist und wenn durch das Anheben der Liftachse der vorgegebene maximal zulässige Druck in den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse nicht überschritten wird.
Die Regelvorgänge innerhalb der Anfahrhilfe können besonders schnell ablaufen, da das Belüften der Luftfedern 1 und 2 der Treibachse gleichzeitig mit dem Entlüften der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse erfolgen kann. Zu diesem Zwecke werden die Ventile 21, 22 und 23 so auf Durchsatz geschaltet, daß Druckluft aus der Druckmittelquelle 6 zu den Luftfedern 1 und 2 der Treibachse gelangt, gleichzeitig wird durch Schalten des Ventils 33 in seine öffnende Stellung Luft aus den Luftfedern 3 und 4 der Liftachse in die Atmosphäre entspannt. Die Beendigung der Anfahrhilfe kann entweder wiederum durch Betäti­ gung eines Handschalters oder durch eine Zeitschaltung ausgelöst werden. Dadurch wird ein Entlüften der Luftfedern 1 und 2 der Treib­ achse und ein Belüften der Luftfedern 3 und 4 der Liftachse einge­ leitet. Dazu wird das Ventil 21 in seine erste Stellung gebracht, mithin werden die Luftfedern 1 und 2 der Treibachse in die Atmo­ sphäre entlüftet, außerdem werden die Ventile 32 und 33 der Ventil­ anordnung 17 umgeschaltet, so daß Ventil 33 sperrt und Ventil 32 die Luftfedern 3 und 4 der Liftachse mit der Druckmittelquelle 6 verbin­ det.
Die Vorrichtung gestattet also eine Überlagerung gegensinniger Re­ gelvorgänge an der Treibachse und der Liftachse. Die Belüftung der Luftfedern der einen Achse und die Entlüftung der Luftfedern der an­ deren (und umgekehrt) kann gleichzeitig erfolgen. Durch diese sepa­ rate Ansteuerung der Treib- und Liftachse können Regelvorgänge der Achslastverteilung und Niveauregelung sehr schnell ablaufen.

Claims (2)

  1. Vorrichtung zur druckluftgestützten Federung eines Fahrzeuges mit mehreren Hinterachsen, von denen mindestens eine Hinterachse als Treibachse und mindestens eine weitere Hinterachse als nicht ange­ triebene Achse, insbesondere Liftachse, dient,
    • - mit zwischen der Treibachse und dem Fahrzeugaufbau angeordneten Luftfedern der Treibachse sowie mit zwischen der Liftachse und dem Fahrzeugaufbau angeordneten Luftfedern der Liftachse,
    • - mit Ventilen, über die die Luftfedern der Treibachse und der Lift­ achse mit einer Druckmittelquelle oder mit der Atmosphäre verbind­ bar sind, wobei die Ventile so schaltbar sind, daß gleichzeitig die Luftfedern jeweils einer beider Achsen belüftbar und die Luftfedern jeweils der anderen beider Achsen entlüftbar sind,
    • - mit einer an sich bekannten, mittels einer Ventileinrichtung mit der Druckmittelquelle oder der Atmosphäre verbindbaren Hebeluftfe­ der zur Anhebung der Liftachse,
  2. dadurch gekennzeichnet,
    • - daß die Luftfedern (3, 4) der Liftachse miteinander verbunden sind und
    • - daß insgesamt sechs Ventile (21, 22, 23, 31, 32, 33) zur Steuerung des Luftdrucks in den Luftfedern (1, 2, 3, 4) und in der Hebeluft­ feder (5) vorhanden sind.
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