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ECAS-Luftfederung: wie die Fahrhöhe geregelt wird

Höhensensoren, ein Steuergerät und Magnetventile halten einen luftgefederten Lkw oder Bus auf der eingestellten Fahrhöhe. Was ECAS hinzufügt und wie die Richtlinie 96/53/EG Luftfederung definiert.

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Luftfederbalg an einer Lkw-Achse, aus Radhöhe gesehen: Der Gummibalg sitzt auf einer Aufnahme an der Achse unter einer am Fahrgestellrahmen verschraubten Konsole, mit Schläuchen und Leitungen entlang des Rahmens und einem Reifen links
Tennen-Gas — CC BY-SA 3.0

Bei einer elektronisch geregelten Luftfederung messen Sensoren den Abstand zwischen den Achsen und dem Fahrgestell, ein elektronisches Steuergerät vergleicht diese Höhe mit Sollwerten, und Magnetventile lassen Luft in die Luftfedern hinein oder aus ihnen heraus, um sie zu korrigieren. Ein mechanisches Niveauregulierungsventil hält die Höhe bei wechselnder Beladung mit einem Hebel und einer Stange konstant; das elektronische System fügt Niveaus hinzu, die der Fahrer wählen und speichern kann, Heben und Senken an Laderampen und für Wechselbrücken, Kneeling bei Bussen, Liftachssteuerung und Anfahrhilfe. Die Richtlinie 96/53/EG, die EU-Richtlinie über Abmessungen und Gewichte, definiert Luftfederung über den Anteil der Federwirkung, der durch pneumatische Vorrichtungen erzeugt wird, mindestens 75 Prozent, und knüpft mehrere höhere Gewichtsgrenzen an sie; die Definition sagt nichts darüber, wie die Fahrhöhe geregelt wird.

Die Bezeichnungen der Hersteller

ECAS ist der Name von ZF. Das Datenblatt von ZF vom Juli 2023 trägt den Titel „Electronically Controlled Air Suspension (ECAS)“ (elektronisch geregelte Luftfederung) und stellt das System als OptiRide vor, eine Produktlinie von WABCO, die mit der Übernahme von WABCO im Frühjahr 2020 zu ZF kam. Knorr-Bremse nennt sein System Electronic Leveling Control (ELC). Die Aufbaurichtlinien von Volvo Trucks North America für den VN beschreiben ECS, „Electronically Controlled Suspension“ (elektronisch geregelte Federung). Mercedes-Benz Buses führt in der Ausstattungstabelle seines Datenblatts zum eCitaro „Luftfederung über Elektronische Niveauregelung (ENR)“ auf, während die Betriebsanleitung für den Mercedes-Benz Actros/Arocs vom Oktober 2025 und das Handbuch von MAN für eTGS/eTGX (Redaktionsschluss April 2026) von „Niveauregelung“ und „Niveauregulierung“ sprechen. Die Aufbaurichtlinien von DAF für LF, CF und XF105, eine Ausgabe vom April 2010, schreiben „ECAS-Luftfederung“ für das System an den eigenen Lkw. Für Anhänger nennt Knorr-Bremse seine elektropneumatische Luftfederung iLvl.

Die Luftfeder und das Ventil, das sie ohne Elektronik regelt

Der Trailer-Anwendungsleitfaden von Haldex beschreibt Luftfedern als „the load-bearing springs for the body load in motor vehicles and trailers“ (die tragenden Federn für die Aufbaulast in Kraftfahrzeugen und Anhängern). Er vermerkt, dass die Luftfederung „possesses almost no intrinsic damping“ (nahezu keine Eigendämpfung besitzt), sodass luftgefederte Achsen Dämpfer mit höheren Kräften in Zug- und Druckstufe brauchen als blattgefederte Achsen, und dass Luftfederbälge Seitenkräfte nur begrenzt aufnehmen, sodass die Räder oder Achsen von Lenkern, Armen und Stabilisatoren geführt werden müssen. Haldex nennt auch den Grund, die Feder überhaupt zu regeln: Um die Eigenfrequenz des Aufbaus bei wechselnder Beladung möglichst konstant zu halten, muss das Verhältnis von Federrate zu Gewicht gleich bleiben, und der große Gewichtsunterschied zwischen leerem und beladenem Fahrzeug macht „the need for a controllable spring ever more urgent“ (den Bedarf an einer regelbaren Feder immer dringender).

Nicht jede Achse ist luftgefedert. Die eTGS und eTGX von MAN können je nach Ausstattung eine Luft-Luft- oder eine Blatt-Luft-Federung haben, und bei Blatt-Luft-Federung sind nur die Hinterachsen luftgefedert; die Richtlinien von DAF von 2010 behandeln „Fahrzeuge mit Blattfederung vorn/Luftfederung hinten oder vollständiger Luftfederung“. An der Hinterachsfederung des Volvo VN arbeitet die Luftfeder mit einer Z-förmigen Blattfeder zusammen, und Volvo zufolge sorgt die Luftfederung für eine ruhige Fahrt, ob das Fahrzeug beladen ist oder nicht, und verringert den Verschleiß an Reifen und Fahrgestell.

Der nicht elektronische Weg, die Höhe zu halten, ist das Niveauregulierungsventil. Die VN-Anleitung von Volvo beschreibt ein Höhenregelventil, das innen am Rahmenlängsträger montiert ist und dessen Hebel über eine Stange mit dem Querträger der Luftfederabstützung verbunden ist: Wird Gewicht aufgebracht, wird der Rahmen nach unten gedrückt, das Gestänge drückt den Hebel nach oben, und Luft strömt in die Luftfeder; wird Gewicht entfernt, hebt sich der Rahmen, der Hebel wird nach unten gezogen, und Luft wird aus der Luftfeder abgelassen. Knorr-Bremse fasst den Zweck in einem Satz: Bei Fahrzeugen mit Luftfederung „sorgt das Niveauregulierungsventil dafür, dass die Luftfederbälge der Achsaufhängung unabhängig von der Fahrzeugbeladung eine konstante Fahrgestellhöhe beibehalten“. Haldex führt Niveauregulierungsventile mit Zusatzfunktionen auf: Ausführungen mit einem Anschluss für die Nullpunktverstellung bieten eine zweite Fahrhöhe, was laut Haldex nützlich sein kann, wenn eine Liftachse angehoben ist und mehr Bodenfreiheit gebraucht wird, und eine Ausführung mit Höhenbegrenzung schränkt zusammen mit einem Heben-Senken-Ventil das Anheben ein, wenn eine höchstzulässige Aufbauhöhe erreicht ist.

Heben und Senken von Hand braucht ebenfalls keine Elektronik. Die Hebe-/Senkventile von Knorr-Bremse „ermöglichen die manuelle Steuerung des Luftvolumens im Federbalg, um das Fahrzeugchassis je nach Bedarf anzuheben oder abzusenken“, das COLAS-Ventil von Haldex „is used to raise and lower the deck of commercial vehicles“ (dient zum Heben und Senken der Ladefläche von Nutzfahrzeugen), und beim Volvo VN kann der Fahrer mit einem Schalter am Armaturenbrett die Federung beim An- oder Abkuppeln eines Anhängers heben oder senken.

Woraus das elektronische System besteht

Höhensensoren. Die OptiRide-Broschüre von WABCO für Busse und Reisebusse (SP9941, September 2018) sagt, dass Höhensensoren „constantly measure the distance between the axles and the vehicle body“ (ständig den Abstand zwischen den Achsen und dem Fahrzeugaufbau messen) und die Daten an das Steuergerät senden; die ELC von Knorr-Bremse nutzt Abstandssensoren, die den Abstand zwischen Fahrwerk und Achsen messen. Im Wartungshandbuch MM1315 (Revised 05-20) von WABCO ist der Sensor am Fahrgestell montiert und mit dem Achskörper verbunden; ein Hebel bewegt einen Anker in einer Induktionsspule, sodass eine Änderung des Abstands zwischen Fahrgestell und Achse das analoge Signal des Sensors verändert.

Drucksensoren. Laut MM1315 werden die Achslasten über Drucksensoren an den Federbälgen ermittelt. Das ECS von Volvo nutzt „the electronic level sensors, pressure sensors, solenoid valves and air bellows to adjust the height and axle load on the vehicle“ (die elektronischen Niveausensoren, Drucksensoren, Magnetventile und Luftbälge, um Höhe und Achslast des Fahrzeugs einzustellen), und das ZF-Datenblatt von 2023 führt die Achslastüberwachung auf, die „continuously checks axle load and alerts the driver of overload“ (die Achslast fortlaufend prüft und den Fahrer bei Überlast warnt).

Steuergerät. Volvo beschreibt den Regelkreis: Das ECS „compares the current level with expected values and adjusts the level by inflating or deflating air from the suspension air springs“ (vergleicht das aktuelle Niveau mit Sollwerten und passt es an, indem es die Luftfedern der Federung befüllt oder entlüftet). In der WABCO-Broschüre erhält das Steuergerät die Eingaben des Fahrers vom Bedienteil und steuert das Magnetventil an.

Magnetventilblock. In MM1315 können mehrere Magnetventile zu einem kompakten Ventilblock zusammengefasst sein; sie „control the air volume within the suspension air bellows by either increasing or decreasing the pressure as required by the ECU“ (steuern das Luftvolumen in den Luftbälgen der Federung, indem sie den Druck nach Vorgabe des Steuergeräts erhöhen oder verringern), mit Luftanschlüssen zur Luftversorgung und zu den Bälgen und einem Entlüftungsanschluss. Die Liste der Hauptkomponenten der ELC von Knorr-Bremse nennt Kneeling-Ventile, 1-Kanal-Ventile, 2-Kanal-Ventile, Vorderachsventile, Liftachsventile, Drucksensoren, Niveaugeber und elektronische Steuergeräte.

Bedienelemente. MM1315 beschreibt eine Handfernbedienung, die in einer Halterung an der Instrumententafel oder hinter oder unter dem Fahrersitz steckt und mit der der Fahrer die Rahmenhöhe zum Be- und Entladen und zum An- und Abkuppeln von Anhängern verändert. Beim Actros/Arocs wird die Niveauregelung je nach Fahrzeugausstattung über die Bedieneinheit am Fahrersitz, die Bedieneinheit außen am Fahrzeugaufbau, die Tasten an der Instrumententafel oder das Multimediasystem bedient; beim MAN eTGS/eTGX wird die Rahmenhöhe mit der Fernbedienung seitlich am Fahrersitz, den Tasten oder dem Multifunktionslenkrad eingestellt und gespeichert. Die Schalterliste von Volvo für den VN nennt einen Schalter zum Abrufen der Fahrhöhe, einen Schalter zur Einstellung der Ladehöhe, einen Schalter zum Ablassen der Luftfederung, einen Schalter für den ECS-Traktionsmodus und einen Schalter für eine alternative Lastverteilung.

Verbindung zu den Bremsen. MM1315 gibt an, dass OptiRide „operates in conjunction with the WABCO anti-lock braking system (ABS)“ (im Zusammenspiel mit dem Antiblockiersystem (ABS) von WABCO arbeitet), ohne dieses nicht korrekt funktionieren kann und Informationen des ABS nutzt, um Fahrzeuggeschwindigkeit und Radschlupf zu bestimmen.

Separates Steuergerät oder integrierter Aktuator: die drei Anordnungen von ZF

Das ZF-Datenblatt vom Juli 2023 zeigt drei Anordnungen nebeneinander: ECAS mit einem im Fahrerhaus montierten Steuergerät, ECAS mit einem am Rahmen montierten Steuergerät und ECAS mit einem „Smart Pneumatic Actuator“ (intelligenter pneumatischer Aktuator). Der Aktuator „integrates electronic control unit, solenoid valves and pressure sensors into one smart pneumatic actuator“ (vereint Steuergerät, Magnetventile und Drucksensoren in einem intelligenten pneumatischen Aktuator); die Datenverarbeitung läuft auf dem Aktuator, die ECAS-Anwendungssoftware liegt auf dem Domänensteuergerät des Fahrzeugs, und ZF sagt, diese „split system intelligence eliminates the need for a separate ECAS electronic control unit“ (aufgeteilte Systemintelligenz macht ein separates ECAS-Steuergerät überflüssig). ZF bietet den Aktuator mit einem bis drei Kanälen an, „to enable tailored side-specific chassis height and/or lift axle control“ (um eine maßgeschneiderte, seitenspezifische Steuerung der Fahrgestellhöhe und/oder der Liftachse zu ermöglichen), und er kommuniziert über den CAN-Bus. ZF beschreibt die neue Lösung als eine mit „simplified system layout and higher integration level“ (vereinfachtem Systemaufbau und höherem Integrationsgrad); das sind die Beschreibungen, die ZF von seinem eigenen Produkt gibt.

Die Beschreibung der ELC von Knorr-Bremse ist funktional: „ELC bietet mittels einer elektronischen Steuerung die Hauptfunktionen Niveauausgleich, Niveauverstellung, Liftachsregelung und Lastverteilung für Fahrzeuge mit Luftfederung.“

Woher die Luft kommt

Haldex beschreibt zwei Anordnungen bei Kraftfahrzeugen. Bei der ersten bezieht die Luftfederung ihre Luft aus dem Nebenverbraucherkreis (Anschluss 23 oder 24) hinter dem Vierkreisschutzventil, das dann dem Befüllen der Bremskreise 21 und 22 Vorrang geben muss. „In most instances“ (In den meisten Fällen), so Haldex, wird die Luftfederung mit einem höheren Druck versorgt als die Bremsanlage: Die Luft wird zwischen Druckregler und Vierkreisschutzventil entnommen und über ein Überströmventil dem Luftbehälter der Luftfederung zugeführt, was laut Haldex kleinere Luftfederbälge und Behälter sowie kürzere Befüll- und Entlüftungszeiten erlaubt. Bei Anhängern wird die Luftfederung aus der Vorratsleitung der Betriebsbremse versorgt, und die beiden Kreise sind durch ein Überströmventil voneinander getrennt. Die Leitungsliste von Volvo für den VN enthält eine Leitung vom Air Production Modulator zum Magnetventil des hinteren ECS. Wie die Luft erzeugt, aufbereitet und auf Kreise verteilt wird, steht unter Druckluftanlage von Lkw und Bussen.

Was die Funktionen sind

Das Niveau bei wechselnder Beladung halten

MM1315 beschreibt die automatische Niveauregulierung: Das System überwacht fortlaufend die Abstände zwischen Achse und Rahmen, und weicht die Höhe vom voreingestellten Normalniveau ab, entlüften oder befüllen Magnetventile die Bälge; „There are pre-selected restrictions for when the height corrections can be made.“ (Für die Zeitpunkte, zu denen Höhenkorrekturen vorgenommen werden können, gibt es vorab festgelegte Einschränkungen.) Die Busbroschüre von WABCO sagt, dass OptiRide das Normalniveau „regardless of the freight load or number of passengers loading or unloading“ (unabhängig von der Ladung oder der Zahl der ein- oder aussteigenden Fahrgäste) hält. Bei der Neigungsregelung kann das Steuergerät den Druck in allen Bälgen gemeinsam oder in einzelnen Bälgen anpassen, um Neigungen durch ungleichmäßige Beladung oder unebene Fahrbahnen auszugleichen; Knorr-Bremse schreibt: „Dazu kann das ELC eine unsymmetrische Lastverteilung ausgleichen“. Beim MAN eTGS/eTGX wird der Rahmen nach dem Einschalten der Zündung auf das zuletzt eingestellte Niveau angehoben oder abgesenkt.

Niveaus, die der Fahrer wählt und speichert

Neben dem Normalniveau beschreibt MM1315 zusätzliche Niveaus, die der Fahrer mit Schaltern am Armaturenbrett wählt, um das Fahrzeug für schlechte Fahrbahnen anzuheben oder es abzusenken, sowie einen Rückstellschalter, der es auf das Normalniveau zurückbringt. Sowohl die WABCO-Fernbedienung als auch der Mercedes-Benz Actros/Arocs haben Speicherpositionen, M1 und M2, die eine Fahrgestellhöhe speichern und wieder abrufen. MAN führt je nach Ausstattung ein Fahrniveau, ein Leerfahrniveau, ein höchstes und ein niedrigstes Niveau sowie weitere programmierbare Niveaus auf. Die Busbroschüre von WABCO beschreibt eine High-Ride-Funktion für scharfe Kuppen wie Bahnübergänge und steile Winkel wie Einfahrten und Auffahrrampen, mit einer Höhenbegrenzung, die verhindert, dass der Fahrer die Luftfedern überfüllt, und eine Low-Ride-Funktion für Bereiche mit niedrigen Überhängen und Vordächern. Die Actros/Arocs-Betriebsanleitung beschreibt ein erhöhtes Fahrniveau bei Fahrzeugen für Großvolumentransport, „für eine Verbesserung des Federungskomforts“, und ein Rangierniveau. Das ZF-Datenblatt von 2023 führt geschwindigkeitsabhängige Fahrniveaus auf, automatische Höhenanpassungen, die nach ZF die Aerodynamik optimieren und so zur Kraftstoffeffizienz beitragen.

Höhenänderungen sind an Bedingungen geknüpft. Nach MM1315 müssen, bevor das System die Fahrzeughöhe automatisch ändern kann, bestimmte über Parameter ausgewählte Voraussetzungen erfüllt sein; bei vom Fahrer gewählten Änderungen gilt: „the status of the doors, parking brake, transmission, vehicle speed and vehicle height may be considered“ (der Zustand der Türen, der Feststellbremse und des Getriebes, die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Fahrzeughöhe können berücksichtigt werden), und „The requirements are determined by the OEM.“ (Die Voraussetzungen legt der Fahrzeughersteller fest.) Beim MAN eTGS/eTGX lässt sich die Niveauregulierung je nach Ausstattung abschalten; dann „verhält sich das Fahrzeug ähnlich einem blattgefedertem Fahrzeug“, und Anheben, Absenken und automatisches Einstellen eines Niveaus sind nicht möglich.

Laderampen, Wechselbrücken und Kuppeln

Knorr-Bremse zufolge kann das System bei Lkw die Ladefläche auf die unterschiedlichen Höhen von Verladerampen anheben oder absenken, und das Unternehmen fügt hinzu: „Wenige Zentimeter Unterschied reichen ansonsten aus, um das Befahren mit Staplern oder Hubwagen zu einem Problem werden zu lassen.“ Die ZF-Liste von 2023 umfasst schnelles Be- und Entladen, das „adapts chassis height at the loading dock to different ramp heights“ (die Fahrgestellhöhe an der Laderampe an unterschiedliche Rampenhöhen anpasst), schnelles Absetzen und Aufnehmen (Quick Drop and Hook), Heben und Senken des Fahrgestells „to ease coupling and uncoupling“ (um das An- und Abkuppeln zu erleichtern) und Heeling, das „enables raising of the tractor chassis above ride height for easy unloading of liquid goods“ (das Anheben des Fahrgestells der Sattelzugmaschine über die Fahrhöhe ermöglicht, damit flüssige Güter leicht entladen werden können). Die WABCO-Broschüre für Sattelzugmaschinen von 2018 (SP1746) sagt, dass OptiRide „eliminates load from the landing gear by an electronic switch, instead of the labor intensive manual crank“ (die Stützbeine über einen elektronischen Schalter statt mit der arbeitsintensiven Handkurbel entlastet).

Die Mercedes-Benz-Anleitung stellt fest: „Wenn Sie Wechselaufbauten oder Auflieger aufnehmen oder absetzen, müssen Sie den Fahrgestellrahmen heben oder senken.“ Nach einer Höhenänderung muss das Fahrgestell vor der Weiterfahrt wieder auf Fahrniveau gebracht werden, und dieselbe Anleitung beschreibt das Speichern einer gleichbleibenden Fahrgestellhöhe zum Be- und Entladen bei ausgeschaltetem Fahrzeug, was einen ausreichenden Vorratsdruck in der Druckluftanlage voraussetzt. Die Rahmenhöhen, für die Wechselbrückenfahrzeuge gebaut sind, stehen unter Wechselbrücken.

Nebenabtrieb, Kipper und Krane

Die Actros/Arocs-Anleitung führt die Zwangsabsenkung unter den Sonderfunktionen der Niveauregelung auf: „Wenn Sie einen Nebenabtrieb einschalten, wird das Fahrzeug an allen luftgefederten Achsen komplett abgesenkt. So wird die Kippstabilität des Fahrzeugs erhöht.“ Bei der ausstattungsabhängigen Nachregelung des Restbalgdrucks wird der Druck der Luftfederung an jeder Achse überwacht und erhöht oder verringert, „bis er einem parametrierbaren Wert entspricht“. Beim MAN eTGS/eTGX kann das Einstellen eines Niveaus bei einem Fahrzeug mit Kippbrücke, Kranaufbau oder Abstützanlage gesperrt sein, sobald der Nebenabtrieb zugeschaltet ist; das Fahrzeug wird dann automatisch auf ein vorgegebenes Niveau angehoben oder abgesenkt, und nach dem Abschalten des Nebenabtriebs kehrt der Rahmen auf das Fahrniveau zurück, sobald der Fahrbereich D oder R geschaltet wird. Für Kranaufbauten schreiben die Richtlinien von DAF von 2010, die ECAS-Luftfederung solle „über die Funktion verfügen, die Luftfederung auf einen geringen Restdruck abzusenken, um die Luftbälge zu schützen“. Was die Richtlinien von DAF beim Kippen von der Luftfederung verlangen, steht unter Kipper-Lkw.

Liftachsen, Nachlaufachsen und Anfahrhilfe

Das ZF-Datenblatt von 2023 führt die Liftachssteuerung auf, „load-dependent lifting of a rear axle“ (lastabhängiges Anheben einer Hinterachse), die nach ZF den Rollwiderstand verringert und so Kraftstoffeffizienz und Reifenlebensdauer optimieren hilft, sowie die Anfahrhilfe, die „mitigates imminent traction-loss through temporary axle load transfer“ (einem drohenden Traktionsverlust durch vorübergehende Achslastverlagerung entgegenwirkt), für das Anfahren auf Untergründen mit geringer Reibung. MM1315 beschreibt die Lastverlagerung bei einem Fahrzeug mit Nachlaufachse: Erkennt das ABS Radschlupf, meldet es dies an OptiRide, das die Drücke in den Bälgen der Hinterachsen so ändert, dass Gewicht von der nicht angetriebenen Nachlaufachse auf die Antriebsachse verlagert wird; der Fahrer kann sie auch mit einem Schalter am Armaturenbrett auslösen, und es gibt vorab festgelegte Einschränkungen dafür, wann sie aktiviert werden kann und wie viel Gewicht verlagert werden darf.

Die Actros/Arocs-Anleitung sagt, dass das Anheben der Vorlauf- und Nachlaufachse den Rollwiderstand und damit Reifenverschleiß und Kraftstoffverbrauch verringert, und hält fest: „Die Vorlauf-/Nachlaufachse senkt sich kurz vor dem Erreichen der zulässigen Achslast ab.“ Bei Fahrzeugen für Großvolumentransport kann die Nachlaufachse nur entlastet und nicht angehoben werden, und bei Fahrzeugen mit vier luftgefederten Achsen senkt sich die Nachlaufachse beim Feststellen der Feststellbremse automatisch ab, was nach der Anleitung die Bremswirkung erhöht. Die Anfahrhilfe des Actros/Arocs, für den Fall, dass die Räder auf glatter Fahrbahn durchdrehen, erhöht die Achslast der Hinterachse. Das Liftachsventil (LAV) von Knorr-Bremse steuert Liftachsen in elektropneumatischen Bremssystemen „vollautomatisch entsprechend der Fahrzeugbeladung“.

Die UN-Regelung Nr. 107 über die allgemeine Konstruktion von Bussen und Reisebussen definiert die Einrichtung in Anhang 11 Absatz 2.9: Eine „Hubeinrichtung“ ist „eine ständig am Fahrzeug angebrachte Einrichtung zur Verringerung bzw. Erhöhung der Achslast je nach Beladungszustand des Fahrzeugs“; dabei werden die Räder entweder „von der Fahrbahn abgehoben bzw. auf die Fahrbahn abgesenkt“ oder „nicht von der Fahrbahn abgehoben (z. B. bei Luftfederungssystemen oder anderen Systemen)“, um den Reifenverschleiß zu verringern, wenn das Fahrzeug nicht voll beladen ist, und/oder um das Anfahren auf glatter Fahrbahn durch eine Erhöhung der Antriebsachslast zu erleichtern. Bei der Messung der Fahrzeughöhe ist bei Fahrzeugen mit Achshubeinrichtung „die Auswirkung dieser Einrichtung zu berücksichtigen“ (Anhang 11, 2.2.3), und die Berechnungen nach 3.2.1.2 sind bei Fahrzeugen mit Hubachsen „bei abgesenkten Achsen vorzunehmen“ (3.2.1.5). Für Lkw ist die Regel der Gewichtsrichtlinie zum Anteil des Gewichts auf den Antriebsachsen unter Achskonfigurationen erklärt.

Kneeling bei Bussen

Kneeling senkt einen stehenden Bus ab, damit Fahrgäste leichter ein- und aussteigen können. Die Busbroschüre von WABCO sagt, dass das stehende Fahrzeug angehoben und abgesenkt werden kann, um den Ein- und Ausstieg zu erleichtern, und dass eine eingebaute Verriegelung „requires the door to be shut, parking brake applied and vehicle in neutral prior to kneeling“ (vor dem Kneeling eine geschlossene Tür, eine angezogene Feststellbremse und die Neutralstellung verlangt). Beim Front-Kneeling in MM1315 lässt das System auf den Schalter hin Luft aus den vorderen Bälgen ab, während die Hinterachsfederung auf Normalniveau bleibt, was „lowers the vehicle at the entry door step“ (das Fahrzeug an der Einstiegsstufe der Tür absenkt). Knorr-Bremse beschreibt ein Kneeling, das eine Seite des Busses absenkt, die Einstiegsseite, und sagt, dass damit auch eine ungleiche Lastverteilung ausgeglichen und die Traktion bei winterlichen Straßenverhältnissen optimiert werden kann. Das eCitaro-Datenblatt von Mercedes-Benz Buses führt Luftfederung über die ENR und Kneeling als getrennte Ausstattungszeilen auf.

Die UN-Regelung Nr. 107 regelt Absenkvorrichtungen (Kneeling) an Bussen und Reisebussen. Die Definition in Absatz 2.31, die Vorschrift von Anhang 8 zu Absenkvorrichtungen und einziehbaren Stufen und die Geschwindigkeitsgrenze bei abgesenktem Fahrzeug stehen unter Barrierefreiheit von Bussen. Anhang 8 fügt drei Regeln zu den Betätigungseinrichtungen hinzu: „Der Betrieb der Absenkvorrichtung muss mittels eines Schalters freigegeben werden“ (3.11.2.1); Betätigungseinrichtungen, mit denen das Absenken oder Anheben eines Teils des Fahrzeugaufbaus oder des gesamten Aufbaus gegenüber der Fahrbahn eingeleitet wird, „sind deutlich zu kennzeichnen; sie müssen sich unter direktem Zugriff des Fahrers befinden“ (3.11.2.2); und „Es muss möglich sein, den Absenkvorgang durch eine Betätigungseinrichtung anzuhalten und unmittelbar umzukehren; diese Betätigungseinrichtung muss vom Fahrersitz aus in Reichweite des Fahrers und auch in der Nähe anderer Betätigungseinrichtungen liegen, die für den Betrieb der Absenkvorrichtung vorgesehen sind“ (3.11.2.3). Sofern nichts anderes bestimmt ist, werden die Messungen der Regelung mit dem Fahrzeug in fahrbereitem Zustand auf einer ebenen und waagerechten Fläche im normalen Fahrzustand vorgenommen, und nach Absatz 5.5 gilt: „Ist eine Absenkvorrichtung vorhanden, so wird sie so eingestellt, dass das Fahrzeug in einer normalen Fahrposition ist.“ Muss eine Fläche waagerecht oder in einem bestimmten Winkel verlaufen, fügt Absatz 5.6 hinzu, dass eine am Fahrzeug angebrachte Absenkvorrichtung dabei „nicht in Betrieb sein“ darf.

An Anhängern

An Anhängern verbinden Haldex und Knorr-Bremse die Steuerung der Luftfederung mit ihren elektronischen Anhängerbremssystemen. Haldex bietet konventionelle Liftachsventile an, vollpneumatisch oder halbautomatisch mit einer manuellen Heben-Senken-Taste, sowie elektrisch gesteuerte, die mit seinem System EB+ verwendet werden und laut Haldex zusätzliche Funktionen wie eine Traktionsunterstützung bieten. Ist sein COLAS-Heben-Senken-Ventil über ein Magnetventil elektrisch mit EB+ verbunden, sorgt das System bei einer Geschwindigkeitsschwelle für eine automatische Rückkehr auf die Fahrhöhe. Haldex weist außerdem darauf hin, dass der Balgdruck, der von der jeweiligen Beladung abhängt, zur Ansteuerung des automatisch lastabhängigen Bremsventils oder des EBS genutzt werden kann.

Das Anhängerbremssystem iTEBS X von Knorr-Bremse, dessen Serienbelieferung Knorr-Bremse am 19. Dezember 2023 bekannt gab, kombiniert die elektronische Steuerungseinheit, Sensortechnologie und pneumatische Bremssteuerung mit Funktionen wie ABS und lastabhängigem Bremsen, und eine seiner Ausführungen, LAC, hat ein integriertes Liftachsventil. Sein Park- und Manövrierventil (POM) steuert die Hebe-Senk-Funktion der Luftfederung mit einem Hebel; mit dem neuen Chassis-Suspension Module (CSM) kann es auch mit einer konventionellen Luftfederung eingesetzt werden, und es ist mit dem System iLvl von Knorr-Bremse für eine elektropneumatische Luftfederung kompatibel. Unter den Vorteilen von iLvl, die das System unterstützt, nennt Knorr-Bremse „die anwenderfreundliche Implementierung einer zweiten Fahrhöhe“.

Die UN-Regelung Nr. 13 knüpft eine Bremsanforderung an die Luftfederung: Vorbehaltlich ihrer Übergangsbestimmungen und Ausnahmen verlangt Absatz 5.2.2.23 eine Fahrzeugstabilisierungsfunktion bei Anhängern der Klassen O3 und O4 mit höchstens drei Achsen, die mit Luftfederung ausgerüstet sind. Die Einzelheiten stehen unter Anhängerbremsen und EBS.

Was die EU-Gewichtsvorschriften an die Luftfederung knüpfen

Die Richtlinie 96/53/EG nannte den Grund 1996 in ihrem Erwägungsgrund 16: „zur Verhütung unangemessen hoher Straßenschäden und zur Gewährleistung der Manövrierbarkeit“ sei „der Anbringung von Luftfederungen oder gleichwertigen Federungen gegenüber mechanischen Federungen der Vorzug zu geben“. Anhang II mit dem Titel „Bedingungen für die Gleichwertigkeit von Luftfederungen und bestimmten anderen Federungssystemen an der (den) Antriebsachse(n) des Fahrzeugs“ enthält die Definition: „Ein Federungssystem gilt als luftgefedert, wenn die Federwirkung zu mindestens 75 % durch pneumatische Vorrichtungen erzeugt wird.“ Eine als gleichwertig anerkannte Federung muss die Grenzwerte der Nummern 2.2 bis 2.5 für Frequenz und Dämpfung einhalten, gemessen während eines kurzzeitigen freien niederfrequenten vertikalen Schwingungsvorgangs der gefederten Masse über einer Antriebsachse oder Achsgruppe, mit der Federung unter Höchstlast: „Jede Achse muß mit hydraulischen Dämpfern ausgerüstet sein“, das mittlere Dämpfungsverhältnis „muß über 20 % der kritischen Dämpfung der Federung im Normalzustand“ betragen, das Dämpfungsverhältnis bei entfernten oder außer Funktion gesetzten hydraulischen Dämpfern darf „nicht mehr als 50 % des mittleren Dämpfungsverhältnisses D betragen“, und die Frequenz der gefederten Masse „darf 2,0 Hz nicht überschreiten“. Nummer 4 des Anhangs legt die Prüfverfahren fest.

Anhang I knüpft die Bedingung an vier Grenzwerte. Bei dreiachsigen Kraftfahrzeugen (Nummer 2.3.2), vierachsigen Kraftfahrzeugen mit zwei Lenkachsen (2.3.3) und den Doppelachsen von Kraftfahrzeugen mit einem Achsabstand von 1,3 m bis weniger als 1,8 m (3.5.3) gilt der höhere Grenzwert, „wenn die Antriebsachse mit Doppelbereifung und Luftfederung oder mit einer auf Gemeinschaftsebene als gleichwertig anerkannten Federung gemäß Anhang II ausgerüstet ist oder wenn jede Antriebsachse mit Doppelbereifung ausgerüstet ist und die maximale Achslast von 9,5 t je Achse nicht überschritten wird“, im Wortlaut von 2.3.3. Die Gewichtstoleranz für einen vierachsigen Sattelzug, dessen Sattelanhängerachsen mehr als 1,8 m auseinanderliegen (2.2.4.2), hat keine Alternative mit Doppelbereifung: Sie verlangt, dass die höchstzulässigen Gewichte des Kraftfahrzeugs und der Doppelachse des Sattelanhängers eingehalten werden und dass „die Antriebsachse mit Doppelbereifung und Luftfederung oder mit einer auf Gemeinschaftsebene als gleichwertig anerkannten Federung gemäß Anhang II ausgerüstet ist“. Die Tonnagen selbst stehen unter Lkw-Gewichte und Achskonfigurationen. Keiner der beiden Anhänge sagt etwas darüber, wie die Fahrhöhe geregelt wird.

Die hier zitierten Bestimmungen sind die der konsolidierten Fassung vom 14. August 2019. Mit Stand vom 23. Oktober 2026 führt das Legislative Observatory des Europäischen Parlaments den Vorschlag zur Änderung der Richtlinie, Verfahren 2023/0265(COD), veröffentlicht am 11. Juli 2023 als COM(2023)0445, im Stadium „Awaiting Council’s 1st reading position“ (Standpunkt des Rates in erster Lesung steht aus); der Beschluss des Parlaments in erster Lesung datiert vom 12. März 2024.

Wer die Parameter festlegt

Wo die Unterlagen von Einstellungen sprechen, ordnen sie diese dem Fahrzeughersteller oder dem Aufbauhersteller zu. MM1315 sagt, dass wegen der Vielfalt der Federungsarten und Fahrzeugmerkmale für jeden Fahrzeugtyp ein eigener Parametersatz entwickelt wurde, dass diese Parameter einige Merkmale der Konfiguration festlegen und dass die Voraussetzungen für Höhenänderungen „are determined by the OEM“ (vom Fahrzeughersteller festgelegt werden). Die Actros/Arocs-Anleitung beschreibt eine Restbalgdruckregelung, die den Druck so lange nachregelt, bis er „einem parametrierbaren Wert“ entspricht, und verweist auf die Betriebsanleitung des Aufbauherstellers, wenn eine Sonderfunktion wieder aktiviert werden muss. Die Richtlinien von DAF von 2010 verweisen für den Einbau der Restdruckfunktion an den DAF-Vertrieb.

Kurz beantwortet

Was macht ECAS an einem Lkw oder Bus?
Es hält die Fahrhöhe bei wechselnder Beladung auf einem eingestellten Niveau: Höhensensoren messen den Abstand zwischen Achse und Fahrgestell, ein Steuergerät vergleicht ihn mit Sollwerten, und Magnetventile befüllen oder entlüften die Luftfedern. Je nach Hersteller und Ausstattung speichert dasselbe System vom Fahrer gewählte Niveaus, hebt und senkt das Fahrgestell für Laderampen, Wechselbrücken und das Ankuppeln von Anhängern, senkt einen stehenden Bus für die Fahrgäste ab (Kneeling) und steuert Liftachsen und die Anfahrhilfe.
Was ist der Unterschied zwischen einem Niveauregulierungsventil und einer elektronischen Niveauregulierung?
Ein Niveauregulierungsventil hält die Höhe mechanisch: Eine mit der Achse verbundene Stange bewegt einen Hebel, der Luft in die Luftfeder einlässt, wenn der Rahmen unter Last absinkt, und Luft ablässt, wenn sich der Rahmen hebt. Ein elektronisches System misst die Höhe mit Sensoren und schaltet Magnetventile über ein Steuergerät, sodass es gespeicherte Niveaus halten, auf eine Achse oder eine Seite wirken und Liftachsen steuern kann. Der Aktuator von ZF aus dem Jahr 2023 vereint Steuergerät, Magnetventile und Drucksensoren in einer Einheit.
Was gilt nach den EU-Gewichtsvorschriften als Luftfederung?
Nach Anhang II der Richtlinie 96/53/EG gilt ein Federungssystem als luftgefedert, „wenn die Federwirkung zu mindestens 75 % durch pneumatische Vorrichtungen erzeugt wird“. Eine als gleichwertig anerkannte Federung muss an jeder Achse hydraulische Dämpfer haben, ein mittleres Dämpfungsverhältnis von über 20 % der kritischen Dämpfung, bei entfernten oder außer Funktion gesetzten Dämpfern ein Dämpfungsverhältnis von nicht mehr als 50 % dieses Werts und eine Frequenz der gefederten Masse von höchstens 2,0 Hz (Nummern 2.2 bis 2.5). Mehrere höhere Grenzwerte in Anhang I gelten nur mit Luftfederung oder einer gleichwertigen Federung an der Antriebsachse.
Welche Regeln gelten für das Kneeling bei Bussen?
Die UN-Regelung Nr. 107 verlangt in Anhang 8 einen Schalter, der die Absenkvorrichtung freigibt (3.11.2.1), Betätigungseinrichtungen, die deutlich gekennzeichnet sind und sich unter direktem Zugriff des Fahrers befinden (3.11.2.2), und einen Absenkvorgang, der sowohl vom Fahrersitz aus als auch neben allen anderen Betätigungseinrichtungen der Absenkvorrichtung angehalten und unmittelbar umgekehrt werden kann (3.11.2.3). Nach 3.11.2.4 darf das Fahrzeug nicht schneller als 5 km/h fahren können, solange es unter seine normale Fahrtstellung abgesenkt ist.
Kann eine Luftfederung eine Achse anheben oder Last auf die Antriebsachse verlagern?
Wenn das System eine Lift- oder Nachlaufachse steuert, ja. ZF führt das lastabhängige Anheben einer Hinterachse und eine Anfahrhilfe durch vorübergehende Achslastverlagerung auf, und das WABCO-Handbuch MM1315 beschreibt, wie Druck aus den Bälgen der Nachlaufachse in die Bälge der Antriebsachse verlagert wird, wenn das ABS Radschlupf erkennt. Die UN-Regelung Nr. 107 definiert in Anhang 11 eine Hubeinrichtung als eine Einrichtung, die die Räder anhebt oder, wie bei Luftfederungssystemen, die Achslast ändert, ohne die Räder anzuheben.

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Quellen

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  13. Successful launch: Knorr-Bremse rolls out latest generation of iTEBS X electronic trailer braking system (19 December 2023) — Knorr-Bremse newsroom
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