DE69708427T2

DE69708427T2 - Verbessertes Höhenregelungssystem für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE69708427T2
Application number: DE69708427T
Authority: DE
Inventors: Marco Bettini
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-20
Filing date: 1997-09-22
Publication date: 2002-07-18
Anticipated expiration: 2017-09-23
Also published as: US6027173A; EP0830975A1; ITBO960471A0; DE69708427D1; CN1216278A; ITBO960471A1; ATE209122T1; EP0830975B1; ES2168564T3; IT1286229B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Höhenregelungssystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Lastkraftfahrzeuge mit Kippkasten und noch spezifscher für Fahrzeuge, wie sie in dem Oberbegriff in dem Anspruch 1 beschrieben sind.
Fahrzeuge, die mit Kippkasten ausgestattet sind, haben einen Rahmen, verbunden mit den Rädern durch eine Aufhängung und getragen von einem Hilfsrahmen, welcher an den Kippkasten angelenkt ist, und zwar durch eine Drehachse, angeordnet am hinteren Ende des Fahrzeugs.
Um loses Material wie Erde, Sand usw. abzuladen, wird der Kippkasten soweit aufgerichtet, bis er einen Winkel im Verhältnis zu dem Rahmen erreicht, der es dem Kippkasten erlaubt, geleert zu werden.
Dieser Vorgang kann ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug stillsteht, aber in den meisten Fällen wird das Fahrzeug gleichzeitig vorgefahren, um das Abkippen der Ladung zu erleichtern.
Wenn das Fahrzeug, welches ein Lastkraftwagen, ein Sattelschlepper oder ein Anhänger sein kann, auf sicherem festen Boden steht, zum Beispiel eine flache, asphaltierte Oberfläche, werden die Kippvorgänge normalerweise sicher und ohne Probleme durchgeführt. Wenn der Boden, auf dem das Fahrzeug steht, andererseits nicht eben ist, ist das Aufrichten des Kastens zum Abkippen des angefahrenen Materials schwierig und kann sehr gefährlich sein.
Tatsache ist, dass, wenn die Räder des Fahrzeugs, insbesondere die Hinterräder, keinen ausreichend festen Untergrund haben, sich das Fahrzeug neigt (und um seine Längsachse rollt) und dabei mehr Gewicht auf seine eine Seite verlagert als auf seine andere.
Solche Situationen treten verhältnismässig häufig auf und machen es schwer, den Anfang der Kippvorgänge zu bewältigen. Die Stabilität des Bodens, auf welchem das Fahrzeug arbeiten soll, ist nicht immer leicht zu beurteilen, da die betreffenden Fahrzeuge auf Baustellen und Mülldeponien benutzt werden, wo die Bodenfläche mit einer Schicht aus losem Material von veränderlichen Festigkeitsgraden bedeckt ist.
Aus diesem Grunde, auch wenn die Räder an der hinteren Achse (oder Achsen) perfekt gleich stehen können, wenn das Fahrzeug mit dem Kippen beginnt, kann das zunehmende, auf die hintere Achse drückende Gewicht das Fahrzeug dazu bewegen, sich beim Fortfahren mit dem Kippen allmählich zu einer Seite zu neigen. Obwohl der Neigungswinkel an der Basis gerade nur einige Grade beträgt, ist die Verschiebung viel stärker an dem oberen Ende, wenn der Kippkasten angehoben ist, und führt zum ungleichmässigen Kippen. Wenn die abzukippende Ladung aus feuchter Erde oder ähnlichem Material besteht, so ist das Kippen noch kritischer; sobald das Fahrzeug seitlich geneigt ist, hat solches Material die Eigenschaft, sich vorwiegend von der Seite zu lösen, die der geneigten Seite gegenüberliegt, was dazu führt, dass die Ladung auf dem Fahrzeug durch das Massengewicht, das auf eine Seite der Achse drückt, noch ungleichgewichtiger wird.
Das Ergebnis ist, dass das Fahrzeug während der Kippvorgänge sehr viel instabiler wird und eine offensichtliche Gefahr für den Bediener (Fahrer) bildet, sowie das Risiko der Beschädigung des Fahrzeugs selbst entsteht.
Ausserdem, sollte das Fahrzeug vollkommen umkippen, ist nicht nur das Leben des Fahrers in Gefahr, sondern ebenfalls das Leben von allen anderen Personen, welche in der Nähe des Fahrzeugs arbeiten. Da die Kippsteuerung normalerweise aus dem Inneren der Fahrerkabine erfolgt, müssen die Fahrer solcher Fahrzeuge oftmals unter sehr kritischen Bedingungen arbeiten. Praktisch muss ein Fahrer die Ladung abkippen, wenn notwendig durch schrittweises Vorfahren und abwechselndes Anhalten des Fahrzeugs, ohne dabei in der Lage zu sein, den tatsächlichen Zustand der Ladung kontrollieren oder das Kippen vollständig steuern zu können, während er ständig vor dem Risiko des Umkippens auf der Hut sein muss.
Heutzutage ist die Stabilität des Fahrzeugs während des -Kippens durch die Festigkeit der Verbindung zwischen Rahmen und Hilfsrahmen gewährleistet, welche die Fahrzeugstruktur einer beachtlichen Drehverformung unterzieht.
Aus diesem Grunde müssen der Rahmen und der Hilfsrahmen geeignet ausgelegt sein, aber auch eine feste Struktur kann unzureichend sein, um im Falle des plötzlichen Nachgebens oder Absenkens des Bodens unter den Fahrzeugrädern ein Überrollen oder einen Schaden zu verhindern.
Aus dem Dokument DE 44 27 886 ist ein Neigungsmesser bekannt, welcher den Grad der Drehung des Fahrzeugkastens in Richtung des Neigungswinkels misst. Der Neigungswinkel wird in einem Trägkeitssystem durch ein Optikfaser-Gyroskop gemessen, und es wird ein Warnsignal erzeugt, wenn ein kritischer Wert des Neigungswinkels überschritten ist.
Das Dokument CH 605202 zeigt ein Kippfahrzeug, versehen mit einem rückwärtigen Kippelement, das an dem Chassis montiert ist, und zwar für eine Drehbewegung um eine sich in Längsrichtung des Fahrzeugs erstreckende Achse, und mit Antriebsmitteln zum Drehen des hinteren Kippelementes. Die Antriebsmittel enthalten eine Schubkolbeneinheit, die drehbar an das rückwärtige Kippelement und an das Chassis angeschlossen ist.
Eine Lösung dieses Problems wurde von derselben Anmelderin vorgeschlagen, und zwar mit der in der Patentschrift IT - B095A 000106 beschriebenen Erfindung (Prioritätsdokument für EP - A - 0 732 236), die dem Oberbegriff des Anspruches 1 entspricht. Das vorausgegangene Patent bezieht sich auf ein Höhenregelungssystem, welches eine zwischen dem Kippkasten und dem Hilfsrahmen angelenkte Achse in die Lage versetzt, in horizontaler Position zu bleiben, so dass das Material auf dem Lastkraftwagen sicher und leicht abgekippt werden kann. Das in der oben erwähnten Anmeldung beschriebene Höhenregelungssystem enthält im wesentlichen Mittel zum Erfassen der Neigung der zwischen dem Kippkasten und dem Hilfsrahmen angeordneten Scharnierachse gegenüber der Horizontalen, sowie Mittel zum Regulieren der Neigung, bestehend aus einem angelenkten Hebel oder Bügel, welcher betätigt wird durch wenigstens zwei Elemente mit veränderbarer Ausdehnung, angeordnet an den entgegengesetzten Seiten des Drehpunktes und dazu bestimmt, die Neigung je nach den durch die Erfassungsmittel durchgeführten Messungen einzustellen.
Die in der vorliegenden Patentanmeldung beschriebene Erfindung ist eine Verbesserung des oben erwähnten Höhenregelungssystems und macht es diesem Höhenregelungssystem möglich, besser gehandhabt zu werden, und zwar aufgrund einer verbesserten Systems zur Kontrolle einiger Teile des Kraftfahrzeugs und des Höhenregelungssystems.
Weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung gehen deutlicher aus der nachstehenden, detaillierten Beschreibung hervor, und zwar unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, welche durch ein Beispiel vorgezogene Ausführungen der Erfindung darstellen, und von denen
- Abb. 1 eine teilweise hintere Ansicht eines Kraftfahrzeugs ist, ausgestattet mit dem beschriebenen System und mit einigen Bestandteilen schematisch als Blöcke dargestellt;
- Abb. 2 ist eine Seitenansicht, mit einigen Details vergrössert und schematisch dargestellt, von einem Kraftfahrzeug nach der vorliegenden Erfindung während des Betriebes;
- Abb. 3 ist eine vollständige hintere Ansicht von zwei Kraftfahrzeugen mit Kippkästen, welche zwei mögliche Situationen zeigen, die während des Betriebes auftreten können; das Kraftfahrzeug links ist mit dem beschriebenen Höhenregelungssystem ausgestattet und das rechts ist von einem herkömmlichen Typ und ohne ein Höhenregelungssystem;
- Abb. 4, 5 und 6 zeigen teilweise hintere Ansichten eines Kraftfahrzeuges nach der vorliegenden Erfindung in verschiedenen Betriebsphasen;
- Abb. 7 ist ein Flussdiagramm, welches zeigt, wie die vorliegende Erfindung funktioniert.
Unter Bezugnahme auf die oben angeführten Zeichnungen und in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wird das Höhenregelungssystem für Kraftfahrzeuge insbesondere bei Fahrzeugen mit Kippkästen eingesetzt.
Bei den gezeigten Ausführungen ist die Erfindung bei einem Lastkraftfahrzeug 1 angewandt, das einen Tragrahmen 3 und einen Hilfsrahmen 2 aufweist, der an einen Kippkasten 20 angelenkt ist, und zwar durch eine Achse X, die an einem Ende 11 des Fahrzeugs 1 angeordnet ist. Zum Zwecke der Vereinfachung wird in der folgenden Beschreibung auf einen Rahmen 2, 3 Bezug genommen, wobei sich auf beide Rahmen, den Rahmen 3 und den Hilfsrahmen 2 bezogen wird. Mit anderen Worten hat das Fahrzeug eine Ladestruktur, welche in den gezeigten Ausführungen durch den Kippkasten 20 und eine Trägerstruktur (der Rahmen 3 und der Hilfsrahmen 2) beschrieben wird, die aneinander angelenkt sind, um das Kippen zu erlauben.
Um es dem Kippkasten 20 zu ermöglichen, sich um die Scharnierachse X zu drehen, so dass die Ladung abgekippt werden kann, sieht das System Hebemittel vor, die bei der gezeigten Ausführung aus einem Paar von Hydraulikzylindern 22 beschrieben werden.
Das Höhenregelungssystem enthält Mittel 4 zum Erfassen der Neigung der ersten Scharnierachse X im Verhältnis zu der Horizontalen und Mittel 5 zum Regulieren der Neigung.
Die Mittel zum Erfassen der Neigung sind schematisch in Abb. 1 durch einen Block 4 dargestellt. Sie können ein Instrument sein, das aus einem Neigungsmesser oder einer ähnlichen Vorrichtung besteht, dazu bestimmt, ein vorzugsweise elektrisches Ausgangssignal zu erzeugen, und zwar je nach der erfassten Neigung im Verhältnis zu der Horizontalen.
Die Mittel zum Regulieren der Neigung 5 enthalten wenigstens einen Hebel oder Bügel 51, angeordnet zwischen dem Rahmen 2, 3 und dem Kippkasten 20 und in der Mitte an einen im wesentlichen horizontalen Zapfen lotrecht zu der ersten Achse X angelenkt, so dass eine zweite Achse Y beschrieben wird, welche den Rahmen 2, 3 mit dem Kippkasten 20 verbindet.
Bei der gezeigten Ausführung sind zwischen dem Bügel 51 und dem Rahmen 2, 3 zwei Elemente 52s und 52d mit veränderbarer Ausdehnung angeordnet.
Die Elemente 52 mit veränderbarer Ausdehnung sind einander entgegengesetzt an beiden Seiten des Zapfens Y angeordnet und dazu bestimmt, die Neigung des Bügels 51 im Verhältnis zu dem Rahmen 2, 3 zu verändern, je nach den Messungen, die von den Mitteln 4 zum Erfassen der Neigung vorgenommen wurden.
Die Elemente mit veränderbarer Ausdehnung bestehen aus einem Paar von Hydrauliktrieben 52s und 52d (zum Beispiel Hydraulikzylindern), die durch einen Hydraulikkreis gesteuert werden.
Der Steuerkreis der Elemente 52 mit veränderbarer Ausdehnung ist nicht in seiner Gesamtheit gezeigt, ist jedoch durch einen Block 50 in der Abb. 1 dargestellt.
Der Bügel 51 kann Mittel zum Anhalten seiner Umdrehung um den Zapfen Y vorsehen, und zwar auf solche Weise, dass auch die entsprechende Umdrehung des Kippkastens 20 zu dem Rahmen 2, 3 angehalten wird.
Die Anhaltmittel können aus den Elementen 52 mit veränderbarer Ausdehnung selbst gebildet werden, in welchem Falle diese von einem Typ sein müssen; der unter bestimmten Umständen, wenn er nicht arbeitet, selbstsperrend ist. Alternativ hierzu können sie aus wenigstens einem Trieb 54 gebildet werden, angeschlossen an einen Hydraulikkreis und wenigstens ein Ende 54' aufweisend, das in einen entsprechenden Sitz eingeführt werden kann, der in den Bügel 51 eingearbeitet ist, oder aus einer vertikalen, mit diesem in einem Stück gearbeiteten Platte 51'.
Das beschriebene Höhenregelungssystem hat Mittel 50 zur Aktivierung der Mittel 5 zum Regulieren der Neigung, die einen Fühler enthalten oder an einen solchen angeschlossen und an den Steuerungen des Kraftfahrzeugs 1 und/oder an Teilen des Kraftfahrzeugs 1 selbst positioniert sind, und zwar auf solche Weise, dass sie die Aktivierung der Mittel 5 zum Regulieren der Neigung ermöglichen, wenn sich das Fahrzeug 1 in einer bestimmten Arbeitsposition befindet, wie nachstehend noch deutlicher erklärt wird.
Die Aktivierungsmittel 50 können aus einem Nivellierkreis bestehen, der dazu bestimmt ist, die Aktivierungsmittel auszulösen, wenn ein bestimmter, von den Mitteln 4 zum Erfassen des Winkels gemessener Schwellenwert erreicht ist. Mit anderen Worten aktiviert der Nivellierkreis (in den Ausführungen nicht gezeigt, da er in den Erfassungsmitteln 4 enthalten sein kann) die Nivellierung des Fahrzeugs nur dann, wenn die Neigung des Fahrzeugs selbst stärker ist als ein bestimmter Wert im Verhältnis zu der Horizontalen Z. Dies bedeutet, dass sie niemals durch die Aufhängung des Fahrzeugs aktiviert werden. Unter den Steuerungen des Fahrzeugs kann wenigstens eine Steuerung 12 für eine Parkbremse 13 des Kraftfahrzeugs 1 vorgesehen sein.
Mit anderen Worten enthält das System die Benutzung der Handbremse, um den Nivelliervorgang einzuleiten.
Wie oben schon erwähnt, enthalten die Bügel Mittel zum Anhalten ihrer Umdrehung um die Achse Y, so dass die entsprechende Umdrehung des Kippkastens im Verhältnis zu dem Rahmen 2, 3 angehalten wird; diese Mittel bestehen aus einem Trieb 54 (oder einem Paar von Trieben 54). Das System kann Fühlermittel 55 enthalten, die zum Beispiel an dem äussersten Ende 54' angeordnet und an die Aktivierungsmittel 50 angeschlossen sind, so dass die Nivelliermittel aktiviert werden, wenn der Bügel 51 nicht angehalten wird.
Wenn vorgesehen ist, dass sich der Kippkasten des Fahrzeugs seitlich neigt, oder wenn sich der Kippkörper 20 um eine Achse K dreht, die in Längsrichtung entlang dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet ist, kann das System Fühler 56 zum Messen der Umdrehung an der Achse K enthalten, so dass ein entsprechendes Signal an die Aktivierungsmittel 50 ausgesandt wird und somit die Aktivierung der Nivelliermittel 5 entsprechend der seitlichen Neigung des Kippkastens 20 nicht befähigt ist.
Zusätzlich hat wenigstens eins der Elemente 52d mit veränderbarer Ausdehnung einen Fühler 57 zum Messen des Abstandswertes zwischen dem Rahmen 2, 3 und dem Kippkasten 20, das heisst um den Abstand festzustellen, um welchen sich der Kippkasten 20 im Verhältnis zu dem Rahmen 2, 3 bewegt hat, so dass der Rücklauf des Kippkastens in die Ruhestellung, das heisst im wesentlichen parallel zu dem Rahmen 2, 3, korrekt ausgeführt werden kann, unabhängig von der Neigung des Kraftfahrzeugs im Verhältnis zu der Horizontalen Z. Dies bedeutet, dass die unteren Zapfen 19 des Kippkastens 20 korrekt in ihre entsprechenden Sitze 18 in dem Rahmen 2, 3 eingeschoben werden können.
Ein mögliches Funktionsbeispiel des beschriebenen Höhenregelungssystems wird in dem Flussdiagramm in der Abb. 7 gezeigt.
Praktisch enthält das Höhenregelungssystem eine Reihe von Zustimmungen, um das Fahrzeug zu balancieren. Eine derselben kommt vom Erreichen eines ausreichenden Druckpegels des Hydraulikkreises. Andere Zustimmungen kommen von: dem Einlegen der Handbremse 13, dem Blockierendes Bügels 52 und dem seitlichen Kippen des Kippkastens (wenn gewünscht).
Die Abb. 3 zeigt den Unterschied in der Stabilität, die sich aus der vorliegenden Erfindung ergibt. Der Winkel a im Verhältnis zu der Horizontalen bei einem herkömmlichen Fahrzeug (das auf der rechten Seite gezeigte Fahrzeug) bewirkt das Kippen des gesamten Fahrzeugs, während bei einem Fahrzeug mit einem Höhenregelungssystem dieses selbst nicht kippt, so dass der Kippkasten 20 horizontal bleibt.
Die beschriebene Erfindung unterliegt Änderungen und Varianten, ohne von dem Zweck des erfinderischen Konzeptes abzuweichen, wie in den nachstehenden Ansprüchen festgelegtist.

Claims

1. Höhenregelungssystem für Kraftfahrzeuge, insbesondere anbringbar an Fahrzeugen (1) mit einem kippbaren Kasten (24), wobei das Kraftfahrzeug einen Kasten (24) hat, der durch eine erste Scharnierachse (X); die am hinteren Ende (11) des Fahrzeugs angeordnet ist, an einen mit den Rädern verbundenen Rahmen (2, 3) angelenkt ist; wobei es Mittel (22) zum Bewegen des genannten Kippkastens (20) im Verhältnis zu dem Rahmen (2, 3) hat, die es dem Kippkasten erlauben, sich um die erste Achse (X) zu drehen, um das darin enthaltene Material abzuladen; wobei es Mittel zum Erfassen der Neigung der ersten Achse (X) im Verhältnis zur Horizontalen hat; wobei es Mittel zum Regulieren der Neigung hat, einschliesslich von wenigstens einem Hebel oder Bügel (51), angeordnet zwischen dem Kippkasten (20) und dem genannten Rahmen (2, 3) und in der Mitte an einen im wesentlichen horizontalen Zapfen und lotrecht zu der genannten ersten Achse (X) angelenkt und somit eine zweite Achse (Y) beschreibend, welche den Kippkasten und den Rahmen miteinander verbindet und an denselben Rahmen durch wenigstens zwei Elemente mit veränderbarer Ausdehnung angeschlossen ist, letztere entgegengesetzt zueinander auf jeder Seite des genannten Zapfens (Y) angeordnet und dazu bestimmt, die Neigung des genannten Kippkastens im Verhältnis zu dem genannten Rahmen zu regulieren, je nach den Messungen der Neigung durch die Erfassungsmittel (4) der genannten ersten Welle im Verhältnis zu der Horizontalen, wobei das Höhenregelungssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass es Fühler zum Erfassen der Arbeitsposition des Fahrzeugs aufweist, wobei die genannten Fühler an den Steuerungen des Kraftfahrzeugs (1) und/oder an Teilen des Kraftfahrzeugs (1) selbst angeordnet sind; sowie Aktivierungsmittel (50) der genannten Mittel (5) zum Regulieren der Neigung, wobei die genannten Aktivierungsmittel die genannten Fühlermittel enthalten oder an diese angeschlossen sind, so dass die Reguliermittel (5) aktiviert werden, wenn sich das Fahrzeug (1) in einer bestimmten Arbeitsposition befindet.

2. Höhenregelungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Aktivierungsmittel (50) für die genannten Mittel (5) zum Regulieren der Neigung einen Nivellierkreis enthalten, der dazu bestimmt ist, die genannten Aktivierungsmittel auszulösen, und zwar je nach einem Schwellenwert, der von den Erfassungsmitteln des Winkel gemessen ist.

3. Höhenregelungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Fühlermittel an wenigstens einer Steuerung (12) für eine Parkbremse (13) des Kraftfahrzeugs (1) angeordnet sind.

4. Höhenregelungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Bügel Mittel zum Anhalten seiner Umdrehung um den genannten Zapfen (Y) hat, so dass die entsprechende Umdrehung des Kippkastens (20) an dem Rahmen (2, 3) angehalten werden kann, bestehend aus wenigstens einem Trieb (54), der mit wenigstens einem Ende (54') an den Hydraulikkreis angeschlossen ist; und der in einen entsprechenden Sitz an dem genannten Bügel (51) eingesetzt werden kann, oder aus einem starren, mit diesem verbundenen Teil (51'), und dadurch, dass Fühlermittel (55) vorhanden sind, angeordnet an dem genannten Ende (54') und angeschlossen an die genannten Aktivierungsmittel (50) der Reguliermittel (5), so dass die Reguliermittel aktiviert werden können, wenn der genannte Bügel (51) nicht angehalten wird.

5. Höhenregelungssystem nach Patentanspruch 1, anbringbar insbesondere an Fahrzeugen, bei denen der Kippkasten seitlich gekippt wird, wobei das Fahrzeug einen sich um eine Achse (K) drehenden Kippkasten (20) aufweist, letztere angeordnet in Längsrichtung entlang dem Kraftfahrzeug (1), dadurch gekennzeichnet, dass es Fühlermittel (56) enthält; um die Umdrehung der genannten Längsachse (K) zu erfassen, und die dazu bestimmt sind, ein entsprechendes Signal an die Aktivierungsmittel (50) auszusenden, so dass die genannten Reguliermittel (5) nicht befähigt sind, wenn der Kippkasten (20) seitlich gekippt wird.

6. Höhenregelungssystem nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eins der genannten Elemente (52d) mit veränderbarer Ausdehnung einen Fühler (57) aufweist, der dazu vorgesehen ist, den Abstand zwischen dem Rahmen (2, 3) und dem Kippkasten (20) zu messen, oder dazu bestimmt, den Abstand festzustellen, um welchen sich der Kippkasten (20) im Verhältnis zu dem Rahmen (2, 3) bewegt, und zwar auf solche Weise, dass der Rücklauf des Kippkastens (20) in die Ruhestellung, das heisst im wesentlichen parallel zu dem Rahmen (2, 3,) korrekt ausgeführt werden kann, unabhängig von der Neigung des Kraftfahrzeugs im Verhältnis zu der Horizontalen (Z).