DE69817218T2

DE69817218T2 - Luftfedervorrichtung für lasttragenge fahrzeuge

Info

Publication number: DE69817218T2
Application number: DE69817218T
Authority: DE
Inventors: Björn JÄBERG
Original assignee: Volvo Lastvagnar AB
Current assignee: Volvo Truck Corp
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1998-12-11
Publication date: 2004-07-01
Anticipated expiration: 2018-12-12
Also published as: BR9813738A; EP1040022A1; DE69817218D1; SE9704731D0; SE513416C2; WO1999033676A1; SE9704731L; EP1040022B1; JP2001526998A; US6644632B1

Description

Die vorliegende Erfindung stellt eine Modifikation und eine Verbesserung derartiger bekannter Luftfedern dar, welche zur Federung des Chassis in schweren Transportfahrzeugen verwendet werden. Solche Luftfedern, welche zwischen das Chassis und die Radachse eingesetzt werden, weisen gewöhnlich einen unteren Behälter, der als Kolben bezeichnet wird und aus einem starren, druckfesten Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt ist, und obere Bälge auf, die auf dem Behälter befestigt sind, aus beispielsweise nylonverstärktem Gummi hergestellt sind und sich in pneumatischer Verbindung mit dem Kolben befinden.
Heutzutage werden Luftfedern gewöhnlich für Transportfahrzeuge verschiedener Größen verwendet. Abhängig von der Größe und dem Gewicht des Fahrzeuges werden zwischen zwei bis acht Luftfedereinheiten verwendet, welche in Paaren auf einem Fahrgestell angeordnet werden können. Der Luftdruck in diesen Luftfedern liegt in der Größenordnung von 8 bar und der Luftfederdruck wird mittels eines oder mehrerer Ventile in einem Rohrsystem aufrechterhalten, welches mit einem Drucktank verbunden ist, der seine komprimierte Luft von einem durch den Kraftfahrzeugmotor betriebenen Kompressor erhält. Dasselbe Luftfederprinzip wird auch für die Federung der Fahrerkabine verwendet.
Da der obere Abschnitt der Luftfeder aus Bälgen besteht, hat dies zur Folge, dass die obere Abdeckung der Bälge, welche nach oben weisen und das Chassis tragen, durch einen höheren Druck nach oben gedrückt werden und durch einen niedrigeren Druck abgesenkt werden. Auf diese Weise kann die Höhe des Fahrzeuges über dem Bodenniveau gesteuert werden und es ist ebenfalls möglich das Fahrzeug bezüglich des Bodens durch Verwenden unterschiedlicher Druckniveaus in den Luftfedern an verschiedenen Seiten des Fahrzeugs zu kippen. Eine Neigung des Fahrzeugs in Richtung einer Seite, verursacht durch eine ungleichmäßig verteilte Last, kann auch durch Verwenden verschiedener Druckniveaus in den Luftfedern an beiden Seiten des Fahrzeugs ausgeglichen werden.
Ein Höhenregler, der die Höhe des Fahrzeugs bezüglich dem Boden sensiert und steuert, ist auf dem Chassis angeordnet und dieser Regler, welcher Luft zu den Luftfedern zuführt oder Luft aus den Luftfedern abgibt, kann die Höhe des Chassis bezüglich der Radachse oder bezüglich dem Boden sensieren.
Ein großer Vorteil der Luftfedern besteht neben dem Aufweisen von exzellenten Federeigenschaften darin, dass die Höhe des Fahrzeugs über dem Bodenniveau eingestellt werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise ein Absenken des Fahrzeugs und ein Einstellen des Fahrzeugs auf eine richtige Höhe, welche passend zu der Höhe einer Lastrampe ist, oder ermöglicht ein Drunterschieben des Fahrzeugs unter einen Anhänger und ein anschließendes Anheben, um die zu transportierende Last zu tragen. Ein einfacher elektrischer Steuerkasten ist für ein derartiges Absenken und Anheben in Verbindung mit der Fahrerkabine vorgesehen, wodurch es für den Fahrer sehr leicht gemacht wird, das Anheben und Absenken durchzuführen.
Das Dokument EP-A2-166 702, welches die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 aufweist, beschreibt eine Luftfeder für Kraftfahrzeugfederungen. Die Luftfeder umfaßt eine Luftkammer mit einem variablen Volumen und eine Hilfsluftkammer. Die Fe der weist ferner eine Ventileinrichtung zum Steuern der Verbindung zwischen beiden Kammern auf.
Ferner beschreibt das Dokument EP-A1-474 171 eine aus mehreren Ebenen bestehende Luftfeder mit zwei Druckräumen und einem Luftabschlußventil, welches durch Entgegenwirken gegen die Kraft einer Ventilfeder oder eines Steuerdrucks geschlossen werden kann.
Das Dokument JP-59-10 63 08 beschreibt eine Luftfederfederung für ein Kraftfahrzeug. Die Luftfeder ist zum Steuern von Drosselventilen angeordnet, falls das Fahrzeug abtauchen muß.
Das Absenken und Anheben des Fahrzeugchassis mittels der Luftfeder bedeutet einerseits, dass eine große Menge an Luft an die Umgebung abgegeben werden muß, wenn das Chassis abgesenkt wird, und andererseits, dass Luft von dem Drucklufttank wieder hineingezwungen werden muß, wenn das Chassis angehoben wird. Da die Menge an Luft, welche unter Druck steht oder komprimiert werden soll und welche in den Luftfedern aufgenommen wird, ziemlich groß ist, bedeutet dies eine erhebliche Wartezeit für den Fahrer, welcher das Fahrzeug absinken oder anheben will, besonders in dem Fall von wiederholten Höheneinstellungen, beispielsweise, wenn mehrere Anhänger oder abzuhängende Teile rangiert werden, eine Wartezeit, die nicht für andere Aktivitäten verwendet werden kann. Insbesondere kann eine erheblich lange Wartezeit auftreten, wenn das Fahrzeug ohne Last ist und durch sein eigenes Gewicht abgesenkt wird. Folglich bestand seit einer geraumen Zeit ein großer Wunsch daran, die Wartezeit zu verringern.
Somit wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Luftfeder für Transportfahrzeuge geschaffen, welche einen Behälter ("Kolben"), welcher aus einem starren druckfesten Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt ist, und einen Balg aufweist, welcher auf dem Behälter ("Kolben") befestigt ist und aus beispielsweise nylonverstärkten Gummi hergestellt ist, das sich in pneumatischer Verbindung mit dem in "Kolben" befindet und mit einer Druckluftquelle verbunden ist, wobei die Luftfeder dadurch gekennzeichnet ist, dass der "Kolben" mit einem Luftabschlußventil in der Öffnung in Richtung des Balges ausgestattet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Ventil aus einer Trennwand bestehen oder in einer Trennwand zwischen dem "Kolben" und den Bälgen angeordnet sein.
Das Ventil kann gemäß der vorliegenden Erfindung aus einem Drehventil bestehen, welches durch eine Drehbewegung geöffnet und geschlossen wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann das Ventil aus einem Sitz/Ventilteller bestehen, wobei der Teller mittels eines Kolbens in einem separaten Zylinder im Inneren des "Kolbens" angehoben und gesenkt wird, welcher zum Abschließen der Luft im Inneren des "Kolbens" in einer abgesenkten Stellung, während die Luft aus den Bälgen abgegeben oder in die Bälge zugeführt wird, und zum Geöffnetwerden zwischen dem "Kolben" und den Bälgen in einer angehobenen Stellung angeordnet ist, wenn die Luft weder von den Bälgen abgegeben noch diesen zugeführt wird.
Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben. Von den Figuren zeigen:
1 eine schematische Ansicht der Stelle eines Luftventils gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sowie ein Niveausteuerventil, welches die Menge an Luft in den Luftfedern steuert; und
2 eine Querschnittsansicht einer Luftfeder mit einem Abschlußventil zum Abtrennen des Luftvolumens in dem "Kolben" von demjenigen in den Bälgen.
1 illustriert einen Abschnitt eines Rahmens 1, der durch ein Luftventil gefedert wird, welches gewöhnlich mit den Bezugszeichen 2 bezeichnet wird, deren Luftfeder 2 wiederum durch ein Element 3 getragen wird, das Teil eines Fahrersitzes sein kann und zusammen mit der Radachse 4 einen Aufbau bildet. Ein Niveausteuerventil 5 ist mit dem Rahmen 1 verschraubt. Dieses Ventil wird durch einen Hebel 6 und eine Stange 7 betätigt, welche gelenkig mit dem Hebel 6 verbunden ist, wobei sich die Stange 7 in senkrechter Richtung zur Achse 4 und in Anlage mit dieser befindet. Da der Rahmen 1 vertikal bezüglich der Achse 4 verschoben ist, wird somit eine Drehbewegung in dem Niveausteuerventil 5 geschaffen.
Das Niveausteuerventil, welches eine nicht dargestellte Rohrverbindung mit der oberen Platte 8 der Bälge 9 der Luftfeder 2 aufweist, ist über eine Rohrleitung mit einem Drucktank verbunden, der Druckluft von einem durch den Fahrzeugmotor angetriebenen Kompressor erhält.
Der untere Abschnitt der Luftfeder 2 besteht gewöhnlich aus einem zylindrischen Druckbehälter 10, der aus einem starren Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt ist, wohinge gen der Balg 9, der normalerweise aus nylonverstärkten Gummi besteht, kompressibel ist.
In der in 1 dargestellten Stellung, in welcher sich der Hebel 6 in einer horizontalen Position befindet, ist das Niveausteuerventil geschlossen, jedoch falls der Rahmen 1, beispielsweise durch Beladen des Fahrzeugs, den Balg 9 komprimiert, wird das Niveausteuerventil 5 geöffnet, um zu ermöglichen, dass Druckluft in den Balg eintritt und die gewünschte Stellung wiederherstellt. Falls jedoch der Rahmen übermäßig angehoben wird, beispielsweise durch Entladen des Fahrzeugs, wird das Niveausteuerventil 5 Luft aus dem Balg 10 ausgeben und ermöglichen, dass der Rahmen 1 in die gewünschte Position abgesenkt wird.
Der Druck in der Luftfeder 2 und das Volumen davon wird somit durch Injizieren und Abgeben von Luft gesteuert. Somit muß eine wesentliche Menge an Luft aus dem Luftventil 2 abgegeben oder in dasselbe injiziert werden, und dies kann eine erheblich lange Zeit erfordern, da der Druck in dem gesamten Luftvolumen innerhalb der Luftfeder der gleiche ist. Ein Teil dieser Luftfeder, d. h. der Behälter 10, welcher im technischen Jargon als "Kolben" bezeichnet wird, ist jedoch starr und wird sein Volumen in Abhängigkeit seines inneren Luftdruckes nicht ändern. Gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist es daher vorteilhaft, dieses starre Bauteil 10 während der Injizierung von Luft in die Luftfeder oder während dem Abgeben von Luft aus der Luftfeder abzuschließen, um somit den Druck in dem Balg 9 mit einer wesentlich kleineren Menge von Luft steuern zu können.
2 zeigt eine Querschnittsansicht eines Ausführungsbeispiels einer Luftfeder gemäß der vorliegenden Erfindung, wo bei die Luftfeder eine obere Platte 8 und einen Balg 9 aufweist, der auf dem sogenannten "Kolben" 10 angeordnet ist. Gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist eine Trennwand 11 zwischen dem Inneren des Balges und dem Inneren des "Kolbens" 10 vorgesehen. In dieser Trennwand 11 ist eine Öffnung 12 vorgesehen, welche mittels eines Ventiltellers 13 geschlossen werden kann. Wenn sich der Ventilteller 13 in seiner oberen Stellung befindet, wie in der Figur dargestellt ist, ist die Öffnung 12 nicht geschlossen und die Luft im Inneren des "Kolbens" 10 sowie die Luft im Inneren des Balgs 9 besitzen denselben Druck, da Öffnungen 14 in dem Zylinder 15 zum Begrenzen der Öffnung 12 auf seiner inneren Seite vorgesehen sind.
Die Stellung des Ventiltellers 13 wird durch eine Druckfeder 16, welche unterhalb des Kolbens 17 angeordnet ist, der mit dem Ventilteller 13 verbunden ist, und durch einen Luftdruck P₂ geregelt, der durch die Öffnung 18 zugeführt wird.
Wenn der Druck P₂ durch die Wirkung eines Abschlußventils auf Null abfällt, bewegt sich der Ventilteller 13 nach unten, da der Druck im Inneren des "Kolbens" 10, der gleich groß ist wie der Druck im Inneren des Balgs 9, auf die obere Seite des Kolbens 17 durch die Öffnung 16 wirkt. Diese auf die obere Seite des Kolbens 17 wirkende Kraft ist stärker als die Kraft der Feder 16, die in entgegengesetzter Richtung wirkt.
Wenn der Ventilteller 13 geschlossen ist, addiert sich der Druck im Inneren des Balgs zudem zu der nach unten gerichteten Kraft auf das Ventil und trägt somit zu einem korrekten Schließen desselben bei.
Wenn der Druck P₂ wieder angelegt wird, öffnet sich das Ventil, da der Druck P₂ größer ist oder genauso groß ist wie der Druck im Inneren des Balgs, und da der untere Flächenbereich des Kolbens 17 größer ist als der obere Bereich des Ventiltellers 13.
Eine Rohrverbindung 20 in der oberen Platte 8 ist in der Figur dargestellt, welche mit dem oben beschriebenen Niveausteuerventil 5 verbunden ist, für ein Injizieren von Luft in den Balg 9 und für eine Abgabe von Luft aus dem Balg 9.
Wie es aus der Figur offensichtlich ist, ist der Zylinder 15 in dem "Kolben" 10 einteilig mit der Unterseite des "Kolbens" 10 und der Trennwand 11 hergestellt oder starr mit diesen verbunden. Der Zylinder 15 stellt somit eine Verstärkung gegen die vertikale Kraft dar, welche auf den "Kolben" wirkt, wenn der Ventilteller 13 geschlossen ist und der Druck im Inneren des Balges auf die Trennwand 11 wirkt.
Wie der 2 entnommen werden kann, beträgt das Volumen des "Kolbens" 10 beinahe die Hälfte des gesamten Volumens des Luftventils 2. Bei diesem Druck, ungefähr 8 bar, der gewöhnlich in derartigen Luftfedern verwendet wird, muß eine wesentlich kleinere Menge an Luft an die Luftfeder 2 beim Anheben oder Absenken des Fahrzeugrahmens 1 geliefert oder aus derselben abgegeben werden.
Die vorliegende Erfindung ist auf die illustrierten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt, sondern sie kann auf vielfältige Weise innerhalb des Schutzbereichs der Patentansprüche modifiziert werden.

Claims

Verfahren zum Anheben und Absenken eines Chassis eines im wesentlichen stationären Transportfahrzeugs mittels einer Luftfeder mit einem Behälter (10) und Bälgen (9), wobei zu dem Verfahren gehören: Zuführen von Druckluft zu der Druckfeder mittels einer Druckluftquelle, die mit dem Behälter (10), der aus einem starren druckfesten Material, wie beispielsweise Stahl, hergestellt ist, und mit den Bälgen (9) verbunden ist, die auf dem Behälter (10) befestigt sind und beispielsweise aus einem nylonverstärkten Gummi bestehen, das sich in pneumatischer Verbindung mit dem Behälter (10) befindet, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Verfahren gehören: Betätigen jeweils des Anhebens und Absenkens des Chassis durch Injizieren und Abgeben von Luft in bzw. aus den Bälgen (9), wobei zur Minimierung der Zeitphase zum Betätigen des jeweiligen Anhebens und Absenkens ein Ventilteller (13), der in einer Öffnung (12) zwischen dem Behälter (10) und den Bälgen angeordnet wird, den Behälter (10) während des Injizierens von Luft in die oder das Abgebens von Luft aus der Luftfeder schließt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teller in einer abgesenkten Stellung für das Abschließen der Luft im Inneren des Kolbens vorgesehen wird, während Luft aus den Bälgen abgegeben bzw. in diese zugeführt wird, und für das Öffnen zwischen dem Kolben und den Bälgen in einer angehobenen Stellung vorgesehen wird, wenn Luft weder von den Bälgen abgegeben noch diesen zugeführt wird.