DE4192425C2 - Vorrichtung für ein Fahrzeugfahrgestell zur Gewichtsverteilung zwischen einer getriebenen und einer nicht getriebenen Achse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Schwere Fahrzeuge wie beispielsweise Lastwagen sind häufig mit einer Hinterradaufhängung in Form eines Fahrgestells mit Nachlaufachse ausgerüstet, das neben einer getriebenen Achse eine Nachlaufachse aufweist. Mit einer solchen doppelten Hinterachse kann ein Fahrzeug höher belastet werden als ein Fahrzeug mit nur einer Hinterachse. Bei manchen Fahrzeugtypen, beispielsweise bei solchen mit einem kurzen Achsabstand, sind Stampfbewegungen während der Fahrt schwer zu vermeiden, sofern in dem Fahrgestell mit Nachlaufachse herkömmliche Blattfedern eingesetzt sind. Aus diesem Grund wird bei solchen Fahrzeugtypen häufig eine Luftfederung verwendet, da diese Federung Eigenschaften aufweist, die Stampfbewegungen entgegen­ wirken und einen besseren Fahrkomfort für Fahrer und Ladung schaffen. Die Luftfederung weist zwei Feder­ einheiten pro Achse auf. Jede Federeinheit hat einen am Rahmen befestigten Federhalter, an dem ein Ende einer Blattfederanordnung angelenkt ist. Das andere Ende der Blattfederanordnung trägt ein Ende einer Luftfeder, deren anderes Ende am Rahmen befestigt ist.

Es ist bei Fahrzeugen mit Nachlaufachsen-Fahrgestellen üblich, die getriebene Achse etwas mehr zu belasten, als die Nachlaufachse. Um bei Fahrzeugen mit Luftfederung eine geeignete Gewichtsverteilung zu erreichen, muß sowohl der Abstand vom Federhalter zur Luftfeder als auch die Größe der Luftfeder berücksichtigt werden. Ein bestimmter Abstand zwischen diesen Teilen führt zusammen mit einer Feder einer bestimmten Größe zu einer idealen Gewichtsverteilung zwischen der getriebenen Achse und der Nachlaufachse.

Die Gewichtsverteilung zwischen den Achsen ist durch Gesetze eingeengt, die die maximal zulässige Last für die getriebene Achse, die Nachlaufachse und das gesamte Fahrgestell festsetzen. Die Vorschriften sind jedoch in den einzelnen Ländern unterschiedlich. Die für die getrie­ bene Achse zulässige Last liegt deshalb zwischen 10 und 13 Tonnen und die für die Nachlaufachse zwischen 6 und 8 Tonnen. Die zulässige Fahrgestellgesamtlast liegt in Abhängigkeit der gesetzlichen Regelungen einzelner Länder zwischen 16 und 21 Tonnen.

Da in unterschiedlichen Ländern unterschiedliche Vorschrif­ ten gelten, erfüllt ein für ein bestimmtes Land hergestell­ tes Fahrzeug häufig nicht die in einem anderen Land geltenden Vorschriften, in dem die zulässigen Fahrzeugge­ wichte und Achslasten möglicherweise nicht die gleichen sind. Werden Fahrzeuge innerhalb der in einem Land beste­ henden Vorschriften auf eine möglichst große Kapazität hin optimiert, bedeutet das, daß unterschiedliche Luftfedern verwendet und unterschiedliche Abstände zwischen der Luft­ feder und dem Federhalter bei ansonsten gleicher Fahrzeug­ ausstattung eingehalten werden müssen.

Für Hersteller von Fahrzeugen, die in unterschiedlichen Märkten verkauft werden, führt dies dazu, daß neben einer Reihe unterschiedlicher Luftfedern auch unterschiedliche, an den zwischen der Luftfeder und dem Federhalter erforderlichen Abstand angepaßte Blattfederanordnungen verwendet werden müssen. Bei der Herstellung von Luftfe­ dern und Blattfederanordnungen hat dies kleinere Produk­ tionszahlen zur Folge, während gleichzeitig eine größere Anzahl unterschiedlicher Teile auf Lager gehalten werden muß. Der Preis von Teilen für Luftfederungen ist aus diesem Grund vergleichsweise hoch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben angege­ benen Probleme zu umgehen. Diese Aufgabe ist erfindungs­ gemäß mit einer Vorrichtung für ein Fahrgestell eines Fahrzeugs gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 auf­ weist. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung löst auf einfache und vorteilhafte Weise die Probleme, die bisher mit der Gewichtsverteilung zwischen der getriebenen Achse und der Nachlaufachse in einem Nachlaufachsen-Fahrgestell verbunden waren, indem sie für jeden Beladungszustand eine selbsttätige Gewichtsvertei­ lung zwischen den Achsen unter Verwendung eines ohnehin am Fahrzeug vorhandenen Druckluftsystems schafft.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung in einer Druckbegrenzungs­ einrichtung eine Steuereinrichtung auf, die es ermöglicht, einen vorbestimmten Druck zu ändern. Damit ist eine ein­ fache Anpassung der Gewichtsverteilung an unterschiedliche Märkte möglich, was wiederum bedeutet, daß gleiche Luft­ feder- und Blattfederanordnungen verwendet werden können, um Fahrzeuge mit unterschiedlichen Gewichtsverteilungen zwischen getriebener Achse und Nachlaufachse zu schaffen. Die Herstellung von optimal an unterschiedliche Märkte angepaßten Fahrzeugen ist somit durch Verwendung gleicher Bauteile kostensparend möglich.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht des hinteren Teils eines Lastwagenfahrgestells,

Fig. 2 das Schema einer Druckluftfederung und

Fig. 3 eine zum Einbau in eine Luftfederung bestimmte Druckbegrenzungseinrichtung.

Das in Fig. 1 teilweise gezeigte Fahrgestell weist einen Rahmen 1 auf, der aus zwei parallelen Längsträgern 2 besteht, die miteinander durch eine Reihe nicht gezeigter Querträger verbunden sind. In Fig. 1 ist nur einer der Längsträger 2 sichtbar. Unterhalb des Rahmens 1 ist eine als Treibachse 3 bezeichnete getriebene Achse mit Antriebs­ rädern 4 und eine nicht getriebene Nachlaufachse 5 mit Nachlaufrädern 6 angeordnet.

Zwischen jeder Achse 3, 5 und dem Rahmen 1 ist eine allgemein mit 7 bezeichnete Luftfedereinrichtung an jedem Längsträger 2 montiert. Obwohl Fig. 1 nur die der Treib­ achse 3 und der Nachlaufachse 5 zugehörigen Luftfederein­ richtungen 7 einer Seite zeigt, versteht es sich von selbst, daß die Federeinrichtungen 7 am anderen Längsträ­ ger 2 mit den beschriebenen identisch sind.

Jede Federeinrichtung 7 weist einen am Längsträger 2 befestigten Halter 8 auf. Am unteren Ende dieses Halters ist ein Ende einer Blattfederanordnung 9 mittels einer Buchse 10 drehbar angelenkt. Das andere Ende der Blattfe­ deranordnung 9 trägt ein Ende einer Luftfederanordnung 11, deren anderes Ende am Rahmen 1 befestigt ist. Die Luftfeder­ anordnung 11 wird im folgenden als Luftfeder bezeichnet.

Zwischen der Buchse 10 und der Luftfeder 11 ist jede Achse 3, 5 mit Federböcken 12 an der Blattfederanordnung 9 befestigt. Zwischen der Treibachse 3 und dem Rahmen 1 und zwischen der Nachlaufachse 5 und dem Rahmen 1 sind zur Dämpfung von Schwingungen des Rahmens 1 bezüglich der Achsen 3, 5 Stoßdämpfer eingebaut, die in den Figuren nicht dargestellt sind.

Die Luftfedern 11 sind über ein Druckluftsystem 13, das teilweise in Fig. 1 und detaillierter in Fig. 2 gezeigt ist, mit Druckluft gefüllt. Das Druckluftsystem 13 weist eine Druckquelle 14 auf, die im wesentlichen aus einem Speichertank besteht, der von einem Kompressor 15 mit Druckluft versorgt wird, welcher von der Antriebseinheit (nicht gezeigt) des Fahrzeugs angetrieben ist. Die Druck­ quelle 14 ist über eine Druckleitung 16 mit einem Niveau­ ventil 17 verbunden. Das Niveauventil 17 ist am Rahmen 1 befestigt und über einen Arm 18 mit der Treibachse 3 verbunden. Der nach oben und unten schwenkbare Arm 18 überträgt die Auf- und Abbewegung des Rahmens 1 bezüglich der Treibachse 3 auf das Niveauventil 17, welches Druck über Leitungen 19 bis 21 zu den Luftfedern 11 fließen läßt, um den Rahmen 1 bezüglich der Treibachse 3 be­ lastungsunabhängig in einer konstanten Höhe zu halten.

Von der Leitung 19 zweigen drei Druckleitungen 20, 21, 22 ab. Die Leitungen 20, 21 sind mit je einer der Luftfedern 11 der Treibachse 3 verbunden, während die dritte Leitung 22 sich in eine mit der einen Luftfeder 11 der Nach­ laufachse 5 verbundene Leitung 23 und eine mit der anderen Luftfeder 11 der Nachlaufachse 5 verbundene Leitung 24 verzweigt.

In die Leitung 22 ist eine Druckbegrenzungseinrichtung 25 in Gestalt eines Druckreduzierventils eingebaut. Wie Fig. 3 zeigt, weist das Ventil 25 ein Gehäuse 26 mit einem Einlaßkanal 27 und einen Auslaßkanal 28 auf. Der Einlaß­ kanal 27 steht über einen Leitungsabschnitt 22' (s. Fig. 2) in Verbindung mit den Luftfedern 11 der Treibachse 3, während der Auslaßkanal 28 über einen Leitungsabschnitt 22" in Verbindung mit den Luftfedern 11 der Nachlaufachse 5 in Verbindung steht. Das Ventil 25 weist weiterhin einen Ventilkörper 29 auf, der in dem Ventilgehäuse 26 verscho­ ben werden kann und der durch eine Feder 31 von einem Ventilsitz 30 weggedrückt ist. Die Spannung der Feder 31 ist mittels einer Steuereinrichtung 32 einstellbar. Der Einlaßkanal 27 ist über einen Durchlaß 34 mit einem Hohlraum oberhalb eines Kolbens 33 verbunden, welcher an dem in Fig. 3 unteren Abschnitt des Ventilkörpers 29 einstückig ausgebildet ist. Auf die Unterseite des Kolbens 33, d. h. auf die dem Durchlaß 34 abgewandte Seite wirkt der Umgebungsdruck und der durch die Feder 31 erzeugte Druck. Der Kolben 33 gleitet in einer im Gehäuse 26 ausgebildeten Zylinderbohrung und ist mit einer Dichtung 35 gegenüber dieser abgedichtet. Die Steuereinrichtung 32, die auf einen der gewünschten Gewichtsverteilung entspre­ chenden Druck in der Druckleitung 22 eingestellt ist, hält den Ventilkörper 29 in einer Offenstellung, bis der einge­ stellte Druck überschritten wird. Beim nachfolgend geschil­ derten typischen Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrich­ tung 32 so eingestellt, daß sie die Druckleitung 22 schließt, wenn in dieser ein Druck von 5 bar erreicht wird, der etwa einer Maximalbelastung der Nachlaufachse 5 von 6,5 Tonnen der Nachlaufachse 5 entspricht. Mit Vorteil ist die Steuereinrichtung 32 auf Schließdrücke zwischen 3 und 8 bar einstellbar.

Im folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung näher erläutert. Die Funktionsbeschreibung bezieht sich auf ein Nachlaufachsen-Fahrgestell mit einer bestimmten geometrischen Anordnung. Für Nachlaufachsen-Fahr­ gestelle mit davon abweichender geometrischer Anordnung gelten andere als die im folgenden genannten Drücke. Das der erfindungsgemäßen Vorrichtung zugrundeliegende Prinzip kann jedoch unabhängig von der geometrischen Anordnung auf alle Fahrgestelle angewendet werden.

Bei einem nur leicht, beispielsweise mit 4 Tonnen bela­ denen schweren Lastwagen wird Luft mit einem Druck von deutlich unterhalb 5 bar aus der Druckquelle 14 über die Leitung 16 zum Niveauventil 17 geführt. Das Niveauventil 17 erfaßt mittels des Arms 18 die Lage des Rahmens 1 bezüglich der Treibachse 3 und führt genügend Luftdruck zu, um den Rahmen 1 bezüglich der Treibachse 3 auf einer konstanten Höhe zu halten. Der zugeführte Druck wird teilweise über die Leitungen 19, 20 und 21 zu den Luft­ federn 11 der Treibachse 3 und teilweise über den Lei­ tungsabschnitt 22' dem Einlaßkanal 27 der Druckbegren­ zungseinrichtung 25 zugeleitet. In der Druckbegrenzungs­ einrichtung 25 gelangt der Luftdruck über den Durchlaß 34 in den erwähnten Hohlraum und wirkt auf die Oberseite des federbelasteten Kolbens 33. Da die Feder so eingestellt ist, daß der Ventilkörper 29 bei einem Druck vom 5 bar schließt, reicht der vorliegende Luftdruck zur Verschie­ bung des Ventilkörpers 29 aus seiner Offenstellung nicht aus, so daß der Luftdruck über den Ventilsitz 30 und den Ventilkörper 29 zum Auslaßkanal 28 und von dort über den Leitungsabschnitt 22" und die Leitungen 23, 24 zu den Luftfedern 11 der Nachlaufachse 5 gelangt. Somit ist in aller Luftfedern 11 der gleiche Luftdruck vorhanden. Die Fahrgestellbelastung von 4 Tonnen wird deshalb zwischen der Treibachse 3 und der Nachlaufachse 5 entsprechend der geometrischen Anordnung des Nachlaufachsen-Fahrgestells verteilt, beispielsweise 2,5 Tonnen auf die Treibachse 3 und 1,5 Tonnen auf die Nachlaufachse 5.

Ist dagegen das Fahrzeug schwer beladen, beispielsweise bis zu einer Fahrgestellbelastung von 18 Tonnen, führt das Niveauventil 17 bei dem beschriebenen Fahrzeug einen Druck von 6 bar zu. Wie zuvor wird der Druck den Luftfedern 11 der Treibachse 3 und dem Einlaßkanal 27 der Druckbegren­ zungseinrichtung 25 sowie am Ventilkörper 29, der in der Anfangsphase des Druckaufbaus durch die Feder 31 offen gehalten ist, vorbei und durch den Auslaßkanal 28 den Luftfedern 11 der Nachlaufachse 5 zugeführt. Der Druck baut sich in den Luftfedern 11 der Treibachse 3 und der Nachlaufachse 5 auf und übersteigt schließlich den mit der Feder 31 voreingestellten Druck von 5 bar, so daß der über den Durchlaß 34 auf die Oberseite des Kolbens 33 wirkende Druck die Kraft der Feder 31 übersteigt. Der Kolben 33 wird daraufhin zusammen mit dem Ventilkörper 29, der dabei in den Ventilsitz 30 gedrückt wird, nach unten verschoben und verhindert in dieser Schließstellung einen weiteren Druckaufbau in den Luftfedern 11 der Nachlaufachse 5. Der Druck in den Luftfedern 11 der Treibachse 3 steigt jedoch solange an, bis ein der Fahrgestellbelastung entsprechen­ der Druck erreicht ist. Im geschilderten Beispiel werden dadurch von den 18 Tonnen Fahrgestellbelastung 12 Tonnen auf die Treibachse 3 und nur 6 Tonnen auf die Nachlauf­ achse 5 verteilt.

Beim Entladen des Fahrzeugs verändert sich die Lage des Rahmens 1 bezüglich der Treibachse 3. Der Arm 18 des Niveauventils 17 erfaßt diese neue Lage und entlüftet die Luftfedern 11 der Treibachse 3, bis ein der neuen Be­ lastung entsprechender Druck erreicht ist, welche in diesem Fall durch das Gewicht des Fahrzeughinterteils gebildet ist. Fällt der Druck in den Luftfedern 11 der Treibachse 3 unter den Schließdruck der Druckbegrenzungs­ einrichtung 25, wird die Druckleitung 22 geöffnet und erlaubt so auch ein Entlüften der der Nachlaufachse 5 zugehörigen Luftfedern 11 über das Niveauventil 17.

Durch Einstellen unterschiedlicher Federkräfte an der Einstelleinrichtung 32 der Druckbegrenzungseinrichtung 25 kann somit die Gewichtsverteilung zwischen den Achsen 3 und 5 geändert werden. Je nach Einstellung der Steuer­ einrichtung 32 kann die beispielhaft angenommene Fahr­ gestellbelastung von 18 Tonnen etwa zu 11 Tonnen auf die Treibachse 3 und zu 7 Tonnen auf die Nachlaufachse 5 oder auch zu 13 Tonnen auf die Treibachse 3 und zu 5 Tonnen auf die Nachlaufachse 5 verteilt werden.

Der konstruktive Aufbau des Nachlaufachsen-Fahrgestells kann vom beschriebenen abweichen und beispielsweise andere Federbauformen und/oder eine Nachlaufachse aufweisen, die manuell oder automatisch angehoben und abgesenkt werden kann, ohne daß das Prinzip der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung verändert zu werden braucht.

Claims (5)

1. Vorrichtung für das Fahrgestell eine Fahrzeugs zur Ge­ wichtsverteilung zwischen einer getriebenen (3) und einer nicht getriebenen Achse (5), wobei das Fahrgestell zumindest eine zwischen dem Rahmen (1) des Fahrzeugs und der getriebenen Achse (3) angebrachte erste Luftfederanordnung (11) und zumindest eine zwischen dem Rahmen (1) und der nicht getriebenen Achse (5) angebrachte zweite Luftfederanordnung (11) aufweist, die über Druckleitungen (16, 19 bis 24) miteinander und mit einer Druckquelle (14) verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß

• - die erste Luftfederanordnung (11) und die zweite Luftfeder­ anordnung (11) mit einer gemeinsamen Druckquelle (14) verbunden sind, und daß
• - in einer Druckleitung (22) stromabwärts der Druckquelle (14) und der ersten Luftfederanordnung (11) der getriebenen Achse (3) und stromaufwärts der zweiten Luftfederanordnung (11) der nicht getriebenen Achse (5) eine Druckbegrenzungseinrichtung (25) angeordnet ist, die die Druckleitung (22) schließt, wenn ein vorbestimmter Druck in den Luftfederanordnungen (11) erreicht ist, und die die Druckleitung (22) öffnet, wenn der vorbestimm­ te Druck unterschritten wird,
• - wobei der vorbestimmte Druck an der Druckbegrenzungseinrichtung (25) einstellbar ist und die Druckquelle (14) bei einem den vorbestimmten Wert übersteigen­ den Druck nur mit der ersten Luftfederanordnung (11) in Druck­ verbindung steht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbe­ grenzungseinrichtung (25) eine Steuereinrichtung (32) aufweist, mit der der vorbestimmte Druck geändert werden kann.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 bei einem schweren Fahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbe­ stimmte Druck zwischen 3 und 8 bar, vorzugsweise um 5 bar liegt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein last­ wahrnehmendes Niveauventil (17) mit der Druckquelle (14) verbunden ist, um den der Druckbegrenzungseinrichtung (25) zugeführten Druck zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die ersten als auch die zweiten Luftfederanordnungen (11) in bekannter Weise auf Blattfederanordnungen (9) angebracht sind, wobei die Luftfederanordnungen jedoch gleich sind.