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Vorrichtung zum Steuern hydraulischer Antriebe für das Kippen von
auf einem Kraftfahrzeug und/oder dessen Anhänger angeordneten Kippaufbauten Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Steuern hydraulischer Antriebe für
das Kippen von auf einem Kraftfahrzeug und/oder dessen Anhänger angeordneten Kippaufbauten,
bei denen nach Erreichen der äußersten Kippstellung der Kippaufbauten die durch
die Pumpe weitergelieferte Druckflüssigkeit über selbsttätig öffnende überströmventile
in den Flüssigkeitsvorratsbehälter zurückleitbar ist und zur Steuerung der Hub-Senk-Bewegung
ein einen Steuerschieber in einem Steuerzylinder betätigender Steuerhebel dient.
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Bei den vorbekannten hydraulischen Kippvorrichtungen ist der Arbeitszylinder
einerseits mit der Förderpumpe, anderseits mit dem Vorratsbehälter durch Leitungen
verbunden, und in der Leitung zwischen dem Arbeitszylinder und dem Behälter ist
ein vorwiegend durch ein Handrad betätigtes Steuerventil angeordnet. Wenn dieses
Ventil geschlossen wird, so steigt der Druck der Flüssigkeit in der Anlage, und
die Kolben des Arbeitszylinders werden angehoben. Sobald die äußerste Kippstellung
des Aufbaues erreicht ist, werden die in dem Arbeitszylinder oder die auf dessen
Kugelpfanne bzw. auf dem Fahrzeugrahmen angebrachten überströmventile (Endventile)
durch die Schrägstellung des Zylinders geöffnet, so daß die von der Förderpumpe
weitergelieferte Druckflüssigkeit durch eine besondere Rückleitung in den Behälter
abfließen kann. Zum Absenken des Kippaufbaues wird das Steuerventil in der Leitung
zwischen dem Arbeitszylinder und dem Behälter geöffnet. Die Druckflüssigkeit kann
dann aus dem Arbeitszylinder ausfließen, während die Förderpumpe bis zum Ausschalten
durch den Steuerhebel in Betrieb bleibt.
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Bei solchen Ausführungen müssen beim Kippen mehrere Schaltelemente
nacheinander bedient werden. Auch wenn man einen bekannten Steuermechanismus mit
doppelter Wirkung gebraucht, wird dieser Nachteil nicht vollständig behoben, da
die Steuerstange eines solchen Mechanismus entweder den Betätigungshebel der Förderpumpe
oder den Hebel des Steuerventils verschiebt; die gleichzeitige Betätigung beider
Organe wird also bei dieser Ausführung nicht erreicht.
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Der größte Nachteil dieser Vorrichtungen besteht in einer sehr komplizierten
Verbindung der einzelnen Elemente der Steuervorrichtung, welche mindestens drei
Rohrleitungen, d. h. die Leitung zwischen der Förderpumpe und dem Arbeitszylinder,
die Leitung zwischen dem Arbeitszylinder und Behälter mit dem Steuerventil und die
Rückleitung zwischen den überströmventilen und dem Behälter aufweist, woraus sich
eine sehr ungünstige räumliche Anordnung mit ziemlich langen Rohrleitungen ergibt.
Ein weiterer wesentlicher Nachteil besteht darin, daß auch nach dem Erreichen der
äußersten Kippstellung des Aufbaues die von der Förderpumpe gelieferte Druckflüssigkeit
durch die ganze Leitung von der Förderpumpe durch den Arbeitszylinder bzw. die Hubbegrenzungsventile
in den Behälter strömen muß, wodurch die Pumpe erheblich beansprucht wird.
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Man hat deshalb eine andere Ausführung entwickelt, bei der nach dem
Erreichen der äußersten Kippstellung das Verteilerventil selbsttätig umgestellt
wird, so daß die Druckflüssigkeit direkt aus dem Verteilerventil in den Behälter
strömen kann, womit die Förderpumpe entlastet wird. Das Umstellen des Verteilerventils,
das dabei als Verteilerschieber ausgeführt ist, erfolgt jedoch durch ein starres
mechanisches Gestänge, das durch die Schrägstellung des Arbeitszylinders am Ende
des Kippvorganges betätigt wird. Die Wirkungsweise einer solchen
Ausführung
wird aber beim Arbeiten im Gelände durch das Einfedern des Fahrzeugrahmens nachteilig
beeinflußt. Ferner muß man, da der Verteilerschieber durch eine Feder vorgespannt
ist, während des ganzen Kippvorganges den Steuerhebel in der entsprechenden Stellung
halten. Läßt man den Steuerhebel los, so wird der Schieber durch den Druck der Feder
umgeschaltet und das Kippen beendet. Schließlich wird bei dieser Steuervorrichtung
die Förderpumpe mittels eines durch den axialen Vorschub der Steuerwelle betätigten
elektrischen Schalters in Betrieb gesetzt, was wieder die Störanfälligkeit erhöht.
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Außerdem ist bei den bekannten Steuervorrichtungen für Kippsysteme
die einfache Steuerung der Kippvorrichtung der Anhänger noch nicht einwandfrei gelöst.
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Gemäß der Erfindung werden diese Nachteile in erster Linie dadurch
vermieden, daß in dem Steuerzylinder gegenüber der Stirnfläche des Steuerschiebers
zwischen diesem und einer von dem überströmventil kommenden Rückleitung ein Zylinderraum
vorgesehen ist, in dem ein axial verschiebbarer und dabei den Steuerschieber betätigender
Freikolben angeordnet ist, der ein Rückschlagventil enthält, durch das durch den
beim Öffnen der überströmventile in der Rückleitung entstehenden Druckstoß der Flüssigkeit
gegen den Druck einer Feder ein Umlaufkanal des Freikolbens abschließbar ist, und
daß der Steuerschieber über einen gemeinsamen Hebel mit dem Steuerhebel und - mittels
eines federnden Schaltgestänges - mit einer Kupplungsvorrichtung für die Pumpe verbunden
ist, über welche die Pumpe an den Fahrzeugmotor anschaltbar ist.
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Hier wird der beim Erreichen des maximalen Hubes des hydraulischen
Hubantriebes durch öffnen der überströmventile der Hubanlage in der Flüssigkeitsrückleitung
entstehende Druckstoß ausgenutzt, um eine weitere Flüssigkeitszufuhr in den Druckkreislauf
zu verhindern, indem dadurch der Steuerschieber in die Abschlußstellung und ein
Steuerhebel in seine »Halte«-Stellung gebracht wird. Zur Ableitung der Flüssigkeit
aus den Zylinderraum des Freikolbens bei dessen Zurückschieben in Richtung auf die
Einmündung der Rückleitung dient ein im Freikolben vorgesehener Umlaufkanal. Die
hier verwendete Druckstoßsteuerung ermöglicht eine erhebliche Entlastung der Pumpe
im Leerlauf, da sich das Steuerventil in unmittelbarer Nähe der Pumpe befinden kann
und keine umständlichen übertragungsglieder notwendig sind. Die Steuerung kann mit
gleichen Vorteilen für eine am Motorfahrzeug oder am Anhänger vorgesehene Kippvorrichtung
verwendet werden und ist unabhängig von der Neigung des Fahrzeuges beim Arbeiten
im Gelände, wie überhaupt die so geschaffene Steuervorrichtung äußerste Betriebssicherheit
mit sich bringt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Rückschlagventil
mit Entlastungskanälen versehen. Nach einem weiteren Erfindungsvorschlag durchsetzt
der Steuerhebel eine Bohrung einer in einer Buchse drehbar gelagerten Steuerwelle,
ist in seiner Ruhelage durch Druck einer Feder in einer Bohrung der Buchse einrastbar
und weist zwei weitere Arbeitsstellungen auf, von denen die eine eine »Anheb«- und
die andere eine »Halte«-Stellung des Steuerschiebers bestimmt. Zur zusätzlichen
Steuerung der Kippvorrichtung eines Anhängers wird in die Druckleitung ein Zweiwegehahn
und in die Rückleitung ein Doppelrückschlagventil eingeschaltet; durch die Betätigung
des Zweiwegehahnes läßt sich entweder die zur hydraulischen Kippvorrichtung des
Kraftfahrzeuges oder des Anhängers führende Druckleitung an die Steuervorrichtung
anschließen; über das Doppelrückschlagventil sind beide Rückleitungen mit der Steuervorrichtung
verbunden.
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Die erfindungsgemäße Ausbildung der Steuervorrichtung vereinfacht
die Bedienung der Kippvorrichtung des Kraftfahrzeuges und/oder des Anhängers sehr
wesentlich; die Bedienung beschränkt sich nämlich auf die Betätigung des einzigen
Steuerhebels, wobei es genügt, diesen Hebel in die gewünschte Stellung zu bringen;
ein Halten des Hebels während des gesamten Kippvorganges ist nicht erforderlich.
Das Kippen der Kippvorrichtung des Anhängers erfolgt durch Betätigen des gleichen
Steuerhebels; man muß nur vorher den Zweiwegehahn in diejenige Stellung umstellen,
in der er die Kippvorrichtung des Anhängers mit der Steuervorrichtung verbindet.
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Das selbsttätige Verstellen des Steuerschiebers in seine Abschlußstellung
- die beim Erreichen der äußersten Kippstellung durch den Freikolben erfolgt, auf
den sich der plötzliche Druckstoß in der Rückleitung auswirkt - vereinfacht die
Steuerung oder Regelung der Flüssigkeitszufuhr zu dem hydraulischen Hebeorgan in
besonders zweckmäßiger Weise, so daß weitere Mechanismen, beispielsweise Hebelmechanismen,
elektromagnetische und pneumatische Sicherheitselemente od. d'gl., entfallen können.
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Die Einfachheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung gestattet eine sehr
günstige Raumanordnung, insbesondere den unmittelbaren Einbau der eigentlichen Steuervorrichtung
unterhalb des Vorratsbehälters für die hydraulische Flüssigkeit, so daß auch ein
wesentlicher Teil der bei den bisher bekanntgewordenen Vorrichtungen zur Verbindung
der einzelnen Regel- und Steuerorgane notwendigen Leitungen eingespart wird.
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Der technische Aufbau der gesamten Steuervorrichtung ist besonders
klar und übersichtlich; bei Verwendung einer Pumpe mit genügend großer Leistung
lassen sich bei Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sehr kurze Zeiten für
das Kippen und Wiederzurückschwenken der Kippaufbauten erzielen. Durch die Einfachheit
der Bedienung der erfindungsgemäßen Steuervorrichtungen wird auch der Nutzeffekt
bzw. die Ausnutzbarkeit des Kraftfahrzeuges oder seines Anhängers gesteigert, da
der Zeitaufwand für die Betätigung mehrerer unterschiedlicher Steuerorgane eingespart
wird.
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Der Gegenstand der Erfindung ist beispielsweise und in schematischer
Form in den Zeichnungen veranschaulicht; es zeigt F i g. 1 die Gesamtanordnung einer
Steuervorrichtung für den Hubantrieb eines Kippaufbaus, z. B. die Ladebrücke eines
Kraftfahrzeuges, F i g. 2 eine entsprechende Vorrichtung, die beispielsweise für
das Kippen der Ladebrücken eines Kraftfahrzeuges und dessen Anhänger bestimmt ist,
F i g. 3 einen Längsschnitt durch den Steuerzylinder, wobei sich der Steuerschieber
in der der Stellung A des Steuerhebels (in F i g. 1) entsprechenden Lage befindet,
F
i g. 4 den Längsschnitt wie in F i g. 3, wobei sich der Schieber in einer Stellung
befindet, die der Lage des Steuerhebels in Stellung C entspricht, F i g. 5 den gleichen
Schnitt wie F i g. 3 und 4, aber mit einer Stellung des Schiebers, die der Lage
des Steuerhebels in Stellung B entspricht.
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Die Figur zeigt den Steuerhebel 1, der durch eine Querbohrung
der Steuerwelle 2 hindurchführt. Die Welle 2 ist in der Buchse
3 drehbar gelagert. Das als Zapfen ausgeführte untere Ende des Steuerhebels
1 wird in eine Bohrung 4 der Buchse 3 durch eine Feder 5 hineingedrückt;
durch das Eindringen des unteren Hebelendes in die Bohrung 4 wird der Steuerhebel
gegen unbeabsichtigte Bewegung gesichert oder verriegelt. Durch Hochziehen des Hebels
in der Richtung des Pfeiles 1 wird die Verriegelung aufgehoben, und der Steuerhebel
kann aus seiner Ruhestellung A in Richtung des Pfeiles II in eine der beiden Arbeitsstellungen
B oder C geschwenkt werden. Bei der Schwenkbewegung des Hebels 1 nimmt dieser die
Steuerwelle 2 mit, deren Drehung um ihre Achse durch den fest mit der Welle verbundenen
Hebel 6 und eine Verbindungsstange 7 auf einen Schwenkhebel 8 übertragen
wird, der drei Angriffspunkte hat und gegebenenfalls als dreiarmiger Hebel ausgeführt
sein kann. Der Hebel 8 ist über einen seiner Angriffspunkte unmittelbar mit
dem Steuerschieber 9 und über den am weitesten außen liegenden Angriffspunkt und
eine Verbindungsstange 10 mit einem Betätigungshebel 11 der Kupplung
12
verbunden, über welche die Pumpe 13 einschaltbar ist. Die Verbindungsstange
10 ist mit einer Federung versehen.
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Die in der F i g. 3 im Längsschnitt dargestellte eigentliche Steuervorrichtung
besteht aus dem Steuerzylinder 14, der unmittelbar an dem Vorratsbehälter
15 für die Hydraulikflüssigkeit angebracht und mit diesem über die Flüssigkeitskanäle
16, 17 sowie ein Überdruck- oder Sicherheitsventil 18 verbunden ist. In den
Steuerzylinder 14 mündet die Druckleitung 19 der Pumpe 13. Außerdem ist der
Steuerzylinder über die Druckleitung 20 und die Rückleitung 21 mit
der Ventilkammer 22 eines bekannten Teleskoparbeitszylinders 36 (vgl. F i
g. 1) verbunden, die ihrerseits mit den die Hubbewegung begrenzenden Endventilen
23 ausgestattet ist.
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In dem Steuerzylinder 14 ist ein an sich bekannter Steuerschieber
9 axial verschiebbar gelagert, der mit einem Längsdurchflußkanal 24 und einer
Umfangsaussparung 25 versehen und mittels des Steuerhebels 1 in drei unterschiedliche
Stellungen einstellbar ist. In dem Endteil des Steuerzylinders 14 befindet
sich ein Zylinderraum 35, in dessen Stirnwand die Rückleitung 21 mündet.
Gegenüber der Einmündung der Rückleitung 21 ist ein Freikolben 26 angeordnet, dessen
Bewegung in Richtung auf den Steuerschieber 9 durch die Schulter der den Zylinderraum
35 bildenden Aussparung begrenzt ist. Der Freikolben 26 ist mit einem Umlaufkanal
27 und einem zentralen Rückschlagventil 28 versehen. Die Stirnfläche des
Rückschlagventils wird durch die Wickelfeder 29 an den stirnseitigen Innenbund
30
der zentralen Freikolbenbohrung angedrückt; der Schaftteil dieses Rückschlagventils
ist derart gestaltet, daß er nach Überwindung des Druckes der Feder 29 durch
Aufsitzen auf den im Freikolben befindlichen konischen Ventilsitz den in diesen
Sitz mündenden Umlaufkanal 27 abschließen kann. Das Rückschlagventil 28 ist seinerseits
mit den Entlastungskanälen 31 und 34 versehen.
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Zur Steuerung der Kippvorrichtung eines Anhängers ist gemäß F i g.
2 in die Druckleitung 20 ein Zweiwegehahn 32 und in die Rückleitung
21 ein Doppelrückschlagventil eingeschaltet; durch entsprechende Einstellung
des Zweiwegehahnes 32 läßt sich jeweils einer der beiden Arbeitszylinder
mit der Steuervorrichtung verbinden.
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Die Betätigung der Kippvorrichtung erfolgt ausschließlich mittels
des in die drei Stellungen A, B und C einstellbaren Steuerhebels 1. In der Stellung
A ist die Pumpe 13 nicht in Betrieb, die Mündung der Druckleitung
19 im Steuerzylinder 14 ist über die Aussparung 25 des Steuerschiebers
9 und über den Kanal 16 mit dem Flüssigkeitsbehälter 15 verbunden. Auch die Mündung
der Druckleitung 20 steht über den Durchflußkanal 24 im Steuerschieber
9
und den Kanal 17 mit dem Behälter 15 in Verbindung. Die gesamte
Steuervorrichtung befindet sich in ihrem Ruhezustand.
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Zum Anheben der Ladebrücke des Kraftfahrzeuges wird der Steuerhebel
1 nach seinem Ausrasten aus der Ruhestellung A in die Stellung C verschoben. Dabei
kommt der Steuerschieber 9 aus seiner Ruhestellung gemäß F i g. 3 in die Stellung
nach F i g. 4; der Steuerschieber schiebt dabei den Freikolben 26
vor sich
her. Dieser Freikolben drückt die in dem Endraum 35 des Steuerzylinders
14 befindliche Flüssigkeit über seinen Umlaufkanal 27 und durch den Durchflußkanal
24 des Schiebers 9 in den hinteren Teil des Steuerzylinders und durch
den Kanal 17
so lange in den Behälter 15, bis der Freikolben
26
auf dem Abschlußdeckel des Steuerzylinders 14 aufsitzt. Gleichzeitig
wird die Pumpe 13 über die Kupplung 12 (F i g. 1) in Gang gesetzt.
Die Pumpe saugt die hydraulische Flüssigkeit über die Saugleitung aus dem Behälter
15 und drückt sie über die Druckleitung 19 in den Steuerzylinder
14, in dem die Druckflüssigkeit über die Umfangsaussparung 25 des
Steuerschiebers 9 und die offene Druckleitung 20 zur Ventilkammer 22 des hydraulischen
Arbeitszylinders 36 strömt, der in an sich bekannter Weise ausgeführt ist und die
Ladebrücke des Kraftfahrzeuges ankippt.
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Nach Erreichen der maximalen Schwenkstellung der gekippten Ladebrücke
setzt der Arbeitszylinder selbsttätig das Endventil 23 in Betrieb. Dadurch
entsteht in der Rückleitung 21 ein Druckstoß der hydraulischen Flüssigkeit,
der im Steuerzylinder 14
zuerst auf die Stirnfläche des im Freikolben
26 angeordneten Rückschlagventils 28 wirkt. Das konische Ende des
Schaftes des Rückschlagventils 28 schiebt sich gegen den Druck der Feder
29 in den konischen Sitz im Freikolben 26 hinein und schließt damit den Umlaufkanal
27 des Freikolbens ab, so daß der Druck der Flüssigkeit in der Rückleitung
nun auf die ganze Stirnfläche des Freikolbens 26 wirkt. Der Freikolben wird vom
Deckel des Steuerzylinders 14
abgedrückt und schiebt seinerseits den Steuerschieber
9 vor sich her, bis dieser die in der F i g. 5 dargestellte mittlere Stellung erreicht
hat und seine weitere Verschiebung wegen Anschlagens des Freikolbens an die Schulter
im Endteil des Steuerzylinders aufhört.
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Nach Beendigung dieser Bewegung des Freikolbens 26 gestattet der zentrale
Entlastungskanal 34 im Rückschlagventil 28 das allmähliche Absinken
des
Flüssigkeitsrestdruckes in der Rückleitung 21, so daß die Feder 29 das Rückschlagventil
28 aus seinem konischen Sitz heraus und bis in seine Endstellung vorschiebt,
in der dieses Ventil an den Innenbund 30 anstößt. Dadurch wird der größere Umlaufkanal
27 geöffnet, und der Freikolben ist zu einem weiteren Arbeitsspiel vorbereitet.
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Gleichzeitig mit der Verschiebung des Schiebers 9 wird über den Hebel
8 auch der Steuerhebel 1 aus seiner Stellung C in die Stellung B zurückgeführt;
die Pumpe 13 bleibt jedoch wegen der Federung in der Verbindungsstange 10 noch in
Betrieb. In dieser Mittelstellung des Steuerschiebers 9, wie sie in der F i g. 5
dargestellt ist, ist die Einmündung der Druckleitung 20 in den Steuerzylinder 14
durch den sie überdeckenden 'feil der Mantelfläche des Steuerschiebers 9 abgeschlossen,
so daß die hochgekippte Ladebrücke in ihrer oberen Endstellung stehenbleibt. Die
Flüssigkeit aus der Pumpe 13 strömt weiter durch die Mündung der Druckleitung
19, die Umfangsaussparung 25 in den Steuerschieber 9 und den Kanal 16 in den Behälter
15, so daß die Pumpe völlig druckentlastet arbeitet.
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Zum Absenken der Ladebrücke wird (vgl. F i g. 1 und 3) der Steuerhebel
1 aus der Stellung B in die Stellung A gebracht. Dadurch wird die Kupplung 12 der
Pumpe 13 über die Teile 6, 7, 8, 10 und 11 des Gestänges ausgerückt und' so die
Pumpe außer Betrieb gesetzt. Gleichzeitig wird der Steuerschieber 9 aus der in F
i g. 5 dargestellten Mittelstellung in seine Grundstellung gemäß F i g. 5 zurückgeführt.
Durch das Eigengewicht der Ladebrücke wird nun die Flüssigkeit aus dem Arbeitszylinder
36 (F i g. 1) in dessen Ventilkammer 22 und von hier aus über die Druckleitung 20
in den Steuerzylinder 14 gedrückt, aus dem sie durch die Aussparung 25 des Schiebers
9 und die Kanäle 24 und 17 so lange in den Behälter 15 strömt, bis die Ladebrücke
völlig abgesenkt ist.
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Man kann das Anheben oder Kippen der Ladebrücke auch in beliebiger
Lage der Brücke willkürlich durch Umstellung des Steuerhebels 1 aus der Stellung
C in die Stellung B unterbrechen. Dabei bleibt die Pumpe 13 wegen der Federung
der Verbindungsstange 10, die den Kupplungshebel 11 betätigt, in Betrieb, so daß
man ohne weiteres den Steuerhebel aus der Stellung B wieder in die Stellung C zurückführen,
d. h. das Anheben der Ladebrücke bis in ihre obere Endstellung fortsetzen kann,
in der die weitere Hebebewegung des hydraulischen Zylinders 36 in der vorher geschilderten
Weise selbsttätig unterbrochen wird. Man kann aber auch den Steuerhebel 1 jederzeit
in die Stellung A zurückbringen, in der die Ladebrücke herabgelassen wird.
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Bei abwechselndem Verschieben des Steuerhebels in die Stellungen A
und C kann man die Ladebrücke in Schüttelbewegungen versetzen, um beispielsweise
restliche Teile des Ladegutes, die an den Aufnahmeflächen haften, zu lösen.
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Beim Kippen der Ladebrücke des Anhängers bleibt die oben erläuterte
Funktion der Vorrichtung die gleiche; man muß nur vorher den Zweiwegehahn 32 derart
umstellen, daß die Druckflüssigkeit in den Arbeitszylinder der Hebeeinrichtung des
Anhängers geleitet wird.