Airport tow vehicle with pneumatic suspension

Die Erfindung betrifft Schlepper wie sie auf dem Flughafenvorfeld zum Ziehen von Gepäckwägen, Gangways, Hubplattformen und ähnlichem benutzt werden. Zum technischen Umfeld wird auf die EP 1 329 351 A1EP1329351A1 verwiesen.

Unter einem Schlepper wird ein Fahrzeug verstanden, welches aufgrund Eigengewicht und Antriebsleistung primär zum Ziehen von Wägen dient, so dass es selbst keine Ladefläche besitzt oder zumindest nicht primär besitzt.

Darüber hinaus sind luftgefederte Fahrwerke auch bei Nutzfahrzeugen, z. B. Sattelzugmaschinen, etwa gemäß der EP 0 954 453 B1EP0954453B1, bekannt, jedoch nicht für die gattungsgemäßen Vorfeldschlepper.

Derartige Schlepper weisen gegenüber anderen Fahrzeugen, auch anderen Nutzfahrzeugen, spezifische Besonderheiten auf:

• sie sind klein und besitzen dadurch eine geringe Spurbreite und geringen Achsabstand und hohen möglichen Lenkeinschlag, um sehr manövrierfähig zu sein,
• sie sind relativ schwer, häufig 5 bis 6 Tonnen Eigengewicht, um auch hohe angehängte Lasten ohne Schlupf an den Antriebsrädern ziehen und auch abbremsen zu können,
• die Bereifung besteht teilweise aus Vollgummi-Reifen und
• die Höchstgeschwindigkeit liegt relativ niedrig, meist bei ca. 30 km/h.

Auch der Untergrund, auf dem diese Schlepper fahren, ist spezifisch gestaltet:

• Das Vorfeld eines Flughafens ist in der Regel prinzipiell befestigt, meist betoniert, und innerhalb der einzelnen Betonplatten so eben, dass es lediglich zu radfrequenten Mikroschwingungen im Fahrwerk kommt.

Größere Unebenheiten gibt es in der Regel nur

• in Form der kleine Rinnen darstellenden Dehnungsfugen zwischen den einzelnen Betonplatten und vor allem
• in Form von leistenförmigen Erhebungen, so genannten Speedreducern, mit dreieckigem oder trapezförmigem Querschnitt, die vor allem schnellere Fahrzeuge auf dem Vorfeld dazu zwingen sollen, ihr Tempo in bestimmten Bereichen des Vorfeldes zu verringern.

Bisher waren Vorfeld-Schlepper mit einfachen Blattfedern, meist aus Stahl, ausgerüstet. Da diese Blattfedern das hohe Eigengewicht des Schlepperaufbaus aufnehmen können mussten und auch die Seitenneigung begrenzt werden musste, war diese passive Federung so hart ausgelegt, dass vor allem bei einem Überfahren der Speedreducer mit annähernd 30 km/h sehr harte vertikale Schläge in den Aufbau des Fahrzeuges eingebracht wurden.

Gleiches gilt für Schläge in Längsrichtung beim Anfahren und Abbremsen des Schleppers mit angehängter Last. Diese harten Schläge führen einerseits zu Schäden am Fahrzeug, insbesondere der Fahrzeugelektrik und -elektronik, und sind andererseits für den auf dem Fahrzeug sitzenden Fahrer auf die Dauer sehr ungesund, da selbst von dem gefederten Fahrersitz diese Schläge nur teilweise aufgenommen werden. Luftfederungen sind bei anderen Luftkraftwagen bereits bekannt.

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, ein Fahrwerk, insbesondere eine Federung, für gattungsgemäße Schlepper zu schaffen, die trotz der vorhandenen Beschränkungen bei solchen Schleppern das Fahr- und Federungsverhalten verbessert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Neben der Stahlfederung mittels Blatt- oder Schraubenfedern sind als höherwertige Federungen im Fahrzeugbau die hydropneumatische Federung und die Luftfederung bereits bekannt.

Da bei einem Schlepper weder eine Niveauregulierung benötigt wird noch die meisten Schlepper überhaupt ein Hydrauliksystem enthalten, wurde hiervon nicht die hydropneumatische Federung, sondern die Luftfederung gewählt, und zwar im Gegensatz zu der vorherrschenden Meinung, dass solche höherwertigeren Federungssysteme den Einsatz erst im Falle sehr unterschiedlicher Fahr- und Untergrundkonstellationen rechtfertigen:

• Zwar sind die Fahr- und Untergrundsituationen bei Vorfeld-Schleppern auf dem Flughafen relativ genau vorhersehbar, jedoch die dabei auftretenden Extreme zueinander so unterschiedlich, dass nur die Luftfederung auch für sehr kleine Zeitfenster bedarfsgerechte, fahrzustandsabhängige Vertikalkräfte zwischen Rad und Aufbau bereitstellen kann, um den ansonsten vorhandenen Zielkonflikt zwischen Fahrverhalten und Fahrkomfort aufzulösen.

Im einfachsten Fall umfasst die Luftfederung einzelne Federbälge, die mit einem bestimmten Druck gefüllt und verschlossen sind, der während des Fahrbetriebs nicht verändert wird und folglich auch kein Ausgleichsvolumen oder keinen Kompressor im Schlepper benötigt. Lediglich in größeren zeitlichen Abständen wird das Vorhandensein des Nenndruckes überprüft und dieser Nenndruck gegebenenfalls - wenn Verluste aufgetreten sind - auf den Sollwert erhöht.

Bereits hierdurch kann ein Zugewinn an Komfort erreicht werden, da gegenüber einer Stahlfeder das Ansprechverhalten der Federung wesentlich verbessert werden kann, beispielsweise durch Festlegen einer anderen, dynamischeren Federkennlinie als dies bei Stahlfedern möglich wäre.

Wenn die Luftfederung zusätzlich die Möglichkeit bietet, den Druck in den einzelnen Federbälgen während des Fahrbetriebes zu verändern, und sei es auch nur manuell, indem ein Kompressor oder ein Ausgleichsbehälter mit höherem Druck Druckluft nachliefern kann, so können bereits hierdurch grobe Anpassungen des Federdruckes in Abhängigkeit von der Anhängelast, der gewünschten Fahrgeschwindigkeit, der Untergrundbeschaffenheit usw. eingestellt werden.

Weiterhin müssen aufgrund der spezifischen Besonderheiten bei einer Luftfederung in derartigen Schleppern auch mechanische Details spezifisch gestaltet werden:

• Wegen des hohen Eigengewichts des Fahrzeuges und der geringen Spurbreite sind Längs-Führungslenker, wie sie ansonsten im Nutzfahrzeugbau bei Luftfederungen verwendet werden, alleine nicht ausreichend, sondern müssen vorzugsweise durch Quer-Führungslenker ergänzt werden, oder die Wirkrichtung der Luftfederbälge muss schräg nach unten außen geneigt vorgesehen werden, um eine ausreichende Querabstützung für das Verhindern der Seitenneigung des Aufbaus zu gewährleisten. Auch eine zusätzlich in Längsrichtung wirkende Drehmomentstütze, die mit jeweils einer der Anhängekupplungen verbunden ist, ist sinnvoll, um hierdurch die in die Anhängekupplung beim Bremsen und Beschleunigen eingebrachten Längskräfte der ungebremsten Anhänger zumindest teilweise über die Luftfederung aufnehmen zu können, und nicht als Längsbeschleunigungen in den Aufbau einzuleiten.

Da auf jedem Flugfeld sehr spezifische Unebenheiten, also z. B. Speedreducer einer bestimmten Flankenneigung und Höhe, am Schlepper ein bestimmter Raddurchmesser usw. vorliegen, können einzelne typische Fahrsituationen geprobt und mittels einer lernfähigen Steuerung auch eigenständig optimiert werden, wozu beispielsweise Beschleunigungssensoren am Aufbau des Schleppers dienen, die die tatsächlich in den Aufbau eingeleiten Beschleunigungskräfte messen und dadurch eine eigenständige Optimierung des Federungsverhaltens durch die Steuerung ermöglichen.

Durch die Lagerung der Räder bzw. der gesamten Radbaugruppen, also einschließlich der Bremsen, vorzugsweise nicht an einen Achsschenkel, wie bei Einzelradaufhängung üblich, sondern an den seitlichen äußeren Enden eines von der linken zur rechten Seite durchgehenden starren Achskörpers und vorzugsweise darüber hinaus dessen Abstützung über Luftfederbälge und die notwendigen Führungslenker an einem darüber befindlichen Grundkörper, der der Verschraubung der gesamten vormontierten Achsbaugruppe am Chassis dient, ist eine Vormontage der gesamten Achsbaugruppe und dann sehr schnelle Endmontage am Chassis des Fahrzeuges durch einfaches Verschrauben möglich.

Dies gilt sowohl für ungelenkte als auch gelenkte Räder und damit Achsbaugruppen.

Da im Gegensatz zu üblichen Lastfahrzeugen bei derartigen Schleppern das Eigengewicht der Konstruktion keine negative Rolle spielt sondern teilweise bewusst hoch gehalten wird, ist das Vorsehen eines solchen Grundkörpers, der meist aus einer durchgehenden massiven Platte oberhalb der Achsschenkel und damit auch eines eventuell vorhandenen Achskörpers besteht, kein Nachteil.

Selbst wenn die einzelnen Räder unabhängig voneinander einfedern sollen und deshalb auf einen durchgehenden Achskörper verzichtet wird, werden die mittels Längs- und Querführungslenkern einzeln geführten Räder wiederum mittels der Führungslenker am gleichen Grundkörper angelenkt, um wiederum eine vormontierbare Achsbaugruppe zu erhalten.

Damit die Längs- und Querlenker dabei nicht jeweils von ihrem Anlenkpunkt auf Seiten des Rades nicht nach oben zum Chassis oder zu dem plattenförmigen Grundkörper unter dem Chassis führen muss, kann von diesem plattenförmigen Grundkörper aus eine aufrecht stehende Platte als Schwert oder Grundkörper-Teil nach unten am chassisseitigen Anlenkpunkt für die Führungslenker dienen.

Zur Führung des Achskörpers dienen vorzugsweise je ein in Fahrzeuglängsrichtung verlaufender Längslenker und ein schräg zwischen Längs- und Querrichtung verlaufender Schräglenker, von denen zumindest einer möglichst tief am Achskörper oder Achsschenkel ansetzt, während sich die Luftfederbälge zwischen dem Achskörper bzw. Achsschenkel und der Unterseite des Grundkörpers befinden und diesen abstützen.

Bei Lösungen mit einem von der einen zur anderen Seite durchgehenden Achskörper kann die Längsführung durch einen einzigen zentralen Längslenker angreifend am Achskörper realisiert werden.

Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1a:

eine insbesondere nicht lenkbare luftgefederte Achse in der Aufsicht

Fig. 1b:

und Seitenansicht,

Fig. 1c:

die Aufhängung des Achskörpers,

Figuren 2:

ein lenkbares luftgefedertes Rad betrachtet in Fahrrichtung.

Fig. 1a zeigt in der Aufsicht ein Fahrwerk 2 mit einer Achse, in diesem Fall z. B. eine Hinterachse 6, die trotz Luftfederung über einen durchgehenden, starren in Querrichtung 11 verlaufenden Achskörper 18 verfügt:

• An den Enden des Achskörpers 18 sind die Räder 22 drehbar gelagert, wobei es sich bei den Rädern üblicherweise um ganze Radbaugruppen, also einschließlich der Bremsen, handelt.

Wie die Seitenansicht der Achsbaugruppe gemäß Fig. 1a in Fig. 1b zeigt, befinden sich die beiden Luftfederbälge 3 zwischen dem Achskörper 18 und einem Grundkörper 20 der Achsbaugruppe, welche insbesondere als plattenförmiges Teil der Verschraubung der gesamten Baugruppe an der Unterseite des Chassis 23 dient. Wie Fig. 1b zeigt, ist jeder der beiden Luftfederbälge dabei direkt zwischen der Oberseite des Achskörpers 18 und der Unterseite des Grundkörpers 20 befestigt, und zwar gemäß Fig. 1a jeweils nahe der äußeren Enden des Achskörpers 18 und damit nahe der Räder 22.

Da aufgrund der Elastizität der Federbälge 3 dabei das Rad sowohl nach vorne und hinten als auch nach links und rechts verlagert werden könnte, bedarf es einer Längs- und Querführung in Form von Längsführungslenkern 5 und Querführungslenkern 4, die an den Enden des Achskörpers 18, also nahe an den Rädern, angreifen. Dabei verläuft der Längsführungslenker 5 in Fahrtrichtung zur Fahrzeugmitte des Fahrzeuges hin und ist dabei vorzugsweise nicht am Chassis 23, sondern an der Unterseite des Grundkörpers 20 befestigt und steigt deswegen schräg nach oben an.

Die Querführungslenker 4 führen in Aufsicht betrachtet entweder in Querrichtung 11, vorzugsweise jedoch schräg zur Längsachse, also der Längsmitte 28, verlaufend zur Längsmitte 28 des Fahrzeugs und sind dort am Grundkörper 20 und damit knapp unterhalb des Chassis 23 angelenkt oder deutlich tiefer liegend an dem vom Grundkörper 20 in Längsrichtung verlaufend nach unten ragenden Schwert 21 (Querführungslenker 4').

Fig. 1b zeigt auch den auf dem Untergrund aufgebrachten Speedreducer 9 in Form einer Schwelle kurz vor dem Auflaufen des Rades 22 auf diesen Speedreducer.

Fig. 1c zeigt als Alternative zur Fig. 1b die Aufhängung des Achskörpers 18, der hier einen runden Querschnitt besitzt, in einer wiederum beidseits nahe der Räder angeordneten Schwinge am Grundkörper 22, wobei die Schwinge gleichzeitig der Längsführungslenker 5 ist, der in Fahrzeuglängsrichtung verläuft. Der Längsführungslenker 5 ist über den Achskörper 18 hinaus mit einem freien Ende 5a verlängert, welches zum Aufsetzen des Luftfederbalges 3 zwischen diesem verlängerten Ende 5a und dem plattenförmigen Grundkörper 20 unter dem Chassis 23 dient.

Dabei ist ersichtlich, dass auf diese Art und Weise deutlich höhere Luftfederbälge eingesetzt werden können, ohne die Fahrzeughöhe zu vergrößern.

Die Schwinge dient dabei gleichzeitig als Längsführungslenker, während die Querführungslenker 4 in Querrichtung verlaufend oder schräg zur Querrichtung verlaufend zusätzlich am Achskörper 18 angreifen, wie anhand der Fig. 1a und 1b erläutert.

Aus diesen Figuren ist ersichtlich, dass auf diese Art und Weise die gesamte Achsbaugruppe vormontiert werden kann und zur Montage am Chassis lediglich der Grundkörper 20 am Chassis verschraubt werden muss und damit die Montage deutlich schneller vonstatten geht als bei Einzelradaufhängung.

Fig. 2a zeigt eine Seite einer Achsbaugruppe z. B. eine Vorderachse 7, jedoch in Ausbildung für eine lenkbare Baugruppe:

• Dabei ist in Fig. 2a der wie üblich C-förmige Achsschenkel 25 um eine aufrecht stehende Achse relativ zum Ende des Achskörpers 18 gelagert, den er teilweise umgreift. Vom Achsschenkel 24 etwas nach innen versetzt sitzt auf dem Achskörper 18 oder - siehe Fig. 1c - vor dem Achskörper 18 - der Luftfederbalg 3 zwecks Abstützung am Grundkörper 20.

In Fig. 2a sind auch die Aufnahmepunkte 25a,b am unteren und oberen Ende des Querschnittes des Achskörpers 18 für die Längs- und Führungslenker 5 zu sehen. Dabei ist auch ein Aufnahmepunkt 25a für den Längsführungslenker direkt auf der Längsmitte 28 zu sehen für den Fall, dass der gesamte Achskörper 18 nur über einen einzigen, mittig angeordneten Längsführungslenker abgestützt wird.

Am Achsschenkel 24 ist ferner der exzentrisch zur Achsschenkel-Achse angeordnete Lenkhebel 26 zu erkennen, an dem die Längsstange, beispielsweise betätigt vom Zylinder 27, angreift zwecks Auslenkung des Rades 22.

Fig. 2b zeigt eine Lösung mit Einzelradaufhängung, bei der wie bei Einzelradaufhängungen bekannt von dem oberen und unteren Ende des C-förmigen Achsschenkels 24 die Längsführungslenker und Querführungslenker, die in diesem Fall mit ihrem anderen Ende nicht direkt am Chassis, sondern an dem Grundkörper 20 der Achsbaugruppe, insbesondere dem davon als Schwert vertikal auf der Längsmitte des Fahrzeuges nach unten ragenden Schwert 21 angelenkt sind.

Am unteren Ende des Achskörpers 24 sind dabei vorzugsweise nicht nur ein Querführungslenker 4, sondern in der Aufsicht betrachtet zwei einerseits schräg nach vorn und andererseits schräg nach hinten ragende Querlenker 4 angeordnet, die somit vorzugsweise als Dreieckslenker ausgebildet sind, und in etwa horizontal verlaufen. Vorzugsweise ist am unteren Ende des oberen Endes des Achsschenkels 24 entweder ein Längslenker 5 oder wiederum zwei schräg verlaufende Querlenker 4 als Dreieckslenker angeordnet. Der Luftfederbalg 3 ist zwischen der Oberseite des Achsschenkels 24 und der Unterseite des plattenförmigen Grundkörpers 20 befestigt.

1

Schlepper

2

Fahrwerk

3

Luft-Federbalg

4

Quer-Führungslenker

5

Längs-Führungslenker

6

Hinterachse

7

Vorderachse

9

Speedreducer

10

Fahrtrichtung

11

Querrichtung

17

Achsbaugruppe

18

Achskörper

20

Grundkörper

21

Schwert

22

Rad

23

Chassis

24

Achsschenkel

25a,b

Aufnahmepunkte

27

Zylinder

28

Längsmitte