DE1943611A1

DE1943611A1 - Druckfluessigkeits-Federungssystem

Info

Publication number: DE1943611A1
Application number: DE19691943611
Authority: DE
Inventors: Swanson Allen R
Original assignee: Clark Equipment Co
Current assignee: Doosan Bobcat North America Inc
Priority date: 1968-09-09
Filing date: 1969-08-27
Publication date: 1970-03-19
Also published as: FR2017647A1; BR6911092D0; BE738369A; US3549168A; GB1227484A; JPS4949331B1

Description

Clark Equipment Company in Buchanan, Michigan (V.St.A.)

Druekflüssigkeits-Federungssystem.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Druckfltlssigkeits -Federungssys tem für ein Fahrzeug mit einem Rahmen und auf dem Boden aufliegenden Tragorganen sowie mit einer Pumpe zur Lieferung von Druckflüssigkeit.

Die Erfindung findet in einer Ausführungsform bei Schürfladern Anwendung. Derartige Schürflader werden bei vielen Bauarbeiten zum Transportieren schwerer Materialladungen« wie z.B. Erde, gesprengtes Gestein» Kies ο.dgl. über schlechte Wege von einer Stelle zur anderen je nach dem jeweils auszuführenden Bauvorhaben benutzt und außerdem auch zum Laden, Verteilen und Planieren eines solchen Materials· Die übliohste Anwendung ist wohl die für Straßenbauarbeiten. Der gesamte Einfederbereich der Antriebsachse des Sohürfladers muß derart begrenzt werden, daß die Steuerung der Schürfkante des Sohürfladers durch den Fahrer zum Laden, Verteilen und Planieren nicht ungünstig beeinflußt wird. Außerdem müssen für den Schürflader gute Fahreigenschaften sowohl in beladenem als auch unbeladenem Zustand bei annehmbarem Einfederbereich der Antriebsachse geschaffen werden.

Ein Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Fahrzeugs mit einer hydraulischen Radaufhängung, die unabhängig von dem Belastungszu-

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stand des Fahrzeugs eine im wesentlichen konstante Höhe aufrecht erhält und Schwingungen in der Aufhängung dämpft, so daß sich bei beladenem oder unbeladenem Fahrzeug gute Fahreigenschaften bei einem annehmbaren Einfederbereich der Antriebsachse ergeben.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an einem Federungssystem der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die Pumpe in einen Kreislauf mit einem hydraulischen Stützelement veränderlicher Länge und mit einem Druckspeicher zu schalten. Außerdem ist das Stützelement mit einem Vorrätsbehälter verbunden. In der Leitung zwischen dem Stützelement und dem Vorratsbehälter befinden sich eine erste Drosseleinrichtung sowie eine zweite Drosseleinrichtung, die in Abhängigkeit einer Längenänderung des Stutzelements anspricht.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar.

Fig. 1 ist die Seitenansicht eines Schürfladers nach der Erfindung.

Fig. 2 ist die Seitenansicht in vergrößertem Maßstab des Zugteiles des Fahrzeuges gemäß Fig. 1 und zeigt im einzelnen einen Teil des Federungssystems.

Fig. 3 ist ein Schema des Flüssigkeitskreislaufes der Erfindung.

Fig. 4 ist ein Querschnitt durch die Kombination eines Stützelements variabler Länge mit einem Drosselventil.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Schürflader als Ganzes mit 10 bezeichnet; dieser besitzt einen Zugteil 12, der mit einem Schürf teil 14 um eine senkrechte Achse 16 schwenkbar verbunden 1st, Der Zugteil 12 besitzt einen Fahrersitz 18 und ist auf zwei Antriebsrädern oder entsprechenden am Boden anliegenden Organen abgestützt. Der Schürfteil 14 besitzt eine Wanne 22, in

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welcher das Material transportiert wird, ein Schürfblatt 24, das dazu benutzt werden Ie nn, um z.B. Erde in die Wanne 22 zu lenken, und zwei Hinterräder 26 oder andere am Boden anliegende Organe.

Insbesondere aus Pig. 2 ist ersichtlich, daß der Zugteil 12 einen Rahmen 28 besitzt, der einen geeigneten Antriebsmotor 30, z.B. einen Dieselmotor trägt, mit welchem ein hydro-dynamischer Drehmomentwandler 32 verbunden ist. Der Drehmomentwandler 32 wiederum steht mit einem übersetzungsgetriebe 34 über eine Antriebswelle 36 in Verbindung. Das Gegtriebe ist über eine Welle 38 mit der Antriebsachse 40 verbunden, durch welche die Antriebskraft auf die Räder übertragen wird, welche an deren beiden Enden drehbar angeordnet sind. Die Achse 40 ist an zwei seitlich im Abstand voneinander angeordneten Zugstreben 42 (von denen nur eine dargestellt ist) in deren mittlerem Bereich befestigt. Jede Strebe 42 ist an einer gesonderten nach unten ragenden Stütze 46 im Drehpunkt 44 schwenkbar gelagert. Darüber hinaus sind die Zugstreben 42 durch einen Drehstab 48 miteinander verbunden, der zwischen diesen angeordnet ist. Auf der dem Drehpunkt 44 und dem Rahmen 28 abgekehrten Seite sind zwei schwenkbar mit den Enden der Zugstreben 42 verbundene hydraulische Stützelemente 50 und 52 (siehe Fig. 3) vorgesehen.

Der Schürflader 10 und derjenige Teil des Federungssystems, der bisher beschrieben worden ist, sind von üblicher Bauart. Nunmehr sollen in den Figuren 3 und 4 diejenigen Teile des Federungssystems betrachtet werden, welche die Erfindung bilden. Eine Pumpe 54 saugt durch eine Leitung 58 Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter 56 an und beschickt die Stützelemente 50 und 52 über die Leitung 60 und eine Abzweigleitung 62 mit Druckflüssigkeit. In den Flüssigkeitskreislauf ist zwischen der Pumpe 54 und den beiden

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Stützelementen 50 und 52 ein üblicher hydraulischer Druckspeicher 64 eingeschaltet, der über eine Leitung 66 mit der Abzweigleitung 62 verbunden ist. Der Druckspeicher 64 wirkt einfach als Flüssigkeitsfeder wie in üblichen hydraulischen Federungen.

Im einzelnen besitzt die Abstützung 52 einen Zylinder 68, welcher auf beiden Enden geschlossen ist, einen beweglich in dem Zylinder 68 gelagerten Kolben 70 und eine mit diesem Kolben verbundene Kolbenstange 72, die aus einem Ende des Zylinders hinausragt. Der Kolben 70 teilt den Zylinder 68 in zwei Kammern 74 und 76. Die Kammer 74 steht über die Abzweigleitung 62 mit der Pumpe 54 und dem Druckspeicher 64 in Verbindung. Die Kammer 76 1st mit dem Vorratsbehälter 56 über eine Drosseleinrichtung 77, eine Leitung 78 und eine Leitung 80 verbunden. Das Stützelement 50 besitzt einen Zylinder 82 mit zwei Enden 84 und 86. In dem Zylinder 82 ist ein Kolben 88 beweglich gelagert, der den Zylinder 82 in zwei Kammern 90 und 92 teilt. Mit dem Kolben 88 ist eine Kolbenstange 94 verbunden, welche eine Längsbohrung 96 besitzt, deren Zweck noch erläutert wird. Die Kammer 90 steht über einen Durchlaß 98, mit welchem die Abzweigleitung 62 verbunden ist, in FlUssigkeitsverbindung mit der Pumpe 54 und dem Druckspeicher 64. Die Kammer 92 ist über eine Drosseleinrichtung 100 und eine Leitung 102, die an die Leitung 80 angeschlossen ist, in Flüssigkeitsverbindung mit dem Vorratsbehälter 56. Das hydraulische Stützelement 50 besitzt außerdem einen Flüssigkeitsdurchlaß 104 im Ende 84 des Zylinders.

Mit dem Stützelement 50 ist ein Ventil I08 kombiniert, welches als veränderliche Drosseleinrichtung dient. Das Ventil I08 hat einen Sitz 110 und ein damit zusammenarbeitaides Schließteil 112.

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Der Sitz 110 ist in dem Ende 84 vorgesehen und stellt die Verbindung mit dem Flüssigkeitsdurchlaß 104 her. Das Schließteil 112 besitzt einen Schließkörper 114, welcher gegen den Sitz 110 abdichtet und einteilig mit einer Ventilstange 116 ist, die verschiebbar in der Längsbohrung 96 angeordnet ist. Die Ventilstange 116 besitzt einen Bereich 118 mit vergrößertem Durchmesser, der verschiebbar in der Bohrung 96 anliegt. Zwischen dem verstärkten Bereich 118 und dem Bohrungsende ist eine Druckfeder 120 vorgesehen, und sucht das Schließteil 112 in Richtung auf den Sitz 110 aus der Bohrung herauszudrücken. Die Auswärtsbewegung des Schließteils 112 ist dirch die Anlage des verstärkten Teiles 118 an einem Anschlag 122 begrenzt, welcher in der Bohrung 96 durch einen Federring 124 in seiner Lage gehalten wird.

Mit dem Flüssigkeitsdurchlaß 104 ist die Leitung 80 verbunden, die wiederum an die Leitungen und 102 angeschlossen ist. In der Leitung 80 befindet sich zwischen der Vereinigung mit den Leitungen 78 und 102 und dem Flüssigkeitsdurohlaß 104 eine verstellbare Drosseleinrichtung I06, die der Regelung der aus der Kammer 90 austretenden Flüssigkeitsmenge dient, wenn die Stützelemente 50 und 52 ausfahren und das Ventil I08 den Flüssigkeitsstrom nicht beschränkt, so daß der aus dem Druckspeicher 64 austretende Flüssigkeitsstrom nicht übermäßig wird und diesen beschädigen kann.

Zum weiteren Verständnis der Erfindung soll nunmehr deren Arbeitsweise erklärt werden. Es sei angenommen, daS der Antriebsmotor 30 läuft, so daß die von diesem angetrieb-ene Pumpe 54 Flüssigkeit fördert. Am Anfang ist das Ventil I08 geschlossen, so daß der Druckspeicher 64 sich so weit ausdehnt, bis der durch die Pumpe 54 erzeugte Druck hoch genug 1st, um ge-

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nügend Kraft zur Überwindung des Gewichtes des Schürfladers 10 aufzubringen, so daß die Stützelemente 50 und 52 auszufahren beginnen und die Kammern 74 und 90 sich verlängern. Die Stützelemente 50 und 52 dehnen sich so lange weiter aus, bis das Ventil 108 öffnet. Das System befindet sich dann im wesentlichen in der Stellung gemäß Pig. 3. Wenn das Ventil 108 öffejit, so läßt es den gesamten aus der Pumpe 54 geförderten Flüssigkeitsstrom - das sind etwa 45 l/min. - durch die Kammer 90 passieren und dann wieder in das Reservoir 56 zurück. Das Ventil 108 wirkt somit als Drosseleinrichtung und erzeugt einen Reaktionsdruck in den Kammern 74 und 90, wodurch eine genügend große Kraft erzeugt wird, um das Gewicht des Schürfladers 10 zu überwinden. Wenn sich die Last auf den SchUrflader vergrößert, so bewirkt dies ein Einfahren der Stützelemente 50 und 52, wobei sich das Ventil 108 schließt. Die Pumpe fördert weiterhin Flüssigkeit mit dem Ergebnis, daß der Druck in dem System so weit ansteigt, bis die erhöhte Schürflader-Belastung wiederum gehoben wird und das Ventil 108 öffnet. Wenn andererseits die Last des Schürfladers 10 vermindert wird, haben die Stützelemente 50 und 52 die Tendenz zum Ausfahren, mit dem Ergebnis, daß das Ventil 108 noch weiter geöffnet wird, wodurch ein Druckabfall in den Kammern 74 und auftritt· Der Druck in den Kammern 74 und 90 fällt so lange ab, bis ein Druck erreicht ist, der eine Kraft zum überwinden der neuen geringeren Schürflader-Belastung erzeugt« Der neue geringere Druck wird nunmehr durch das Ventil 108 aufrechterhalten. Es wird darcuf hingewiesen, daß unabhängig von dem Druck, bei welchem das System zum Gelichgewicht kommt, bei Erreichen des Gleichgewichts der gesamte Ausstoß der Pumpe 54 durch die Kammer 92 hindurch In den Vorratsbehälter 56 zurückfließt. Außerdem ist nunmehr ersichtlich, daß der

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SchUrflader unabhängig von seiner Belastung im wesentlichen auf derselben Höhe gehalten wird.

Nunmehr soll angenommen werden, daß das Federungssystem von einem Stoß getroffen wird, der die Stützelemente zum Einfahren bringt. Die anfängliche Aufwärtsbewegung des Stutzelements 50 bewirkt das Schließen des Ventils 108, so daß die Kammern 74 und 90 ihre Flüssigkeit in den Druckspeicher 64 pressen und diesen dadurch ausdehnen. Bei der Ausdehnung wirkt der Druckspeicher 64 als Feder, hält die Einfahrbewegung der Stutzelemente 50 und 52 auf und bewirkt dann aufgrund der in ihm gespeicherten Energie, daß diese sich wieder ausdehnen und in die normale stabile Lage gemäß Fig. zurückkehren. Es wird daran erinnert, daß die Pumpe während des Einfahrens der Stutzelemente 50 und immer noch Flüssigkeit fördert. Wie oben erwähnt, beträgt jedoch die FlUssigkeitsmenge aus der Pumpe nur noch etwa 45 l/min.. Die Flüssigkeitsmenge, die aus den Kammern 74 und 90 in den Druckspeicher 64 strömt, beträgt aber mindestens 500 l/min., so daß die von der Pumpe geförderte Flüssigkeitsmenge demgegenüber nicht ins Gewicht fällt. Nunmehr sei angenommen, daß der SchUrflader 10 ins Wippen gerät, so daß die Stutzelemente 50 und 52 sich auszudehnen beginnen, da die auf ihnen liegende Last vermindert worden ist. Die anfängliche Ausdehnungsbewegung der Stützelemente 50 bewirkt, daß sich das Ventil 108 vollständig öffnet, so daß der Flüssigkeitsstrom aus der Kammer 90 heraus durch die Leitung 104 nicht weiter behindert wird. An dieser Stelle wird nunmehr die Wirkungsweise der einstellbaren Drosseleinrichtung 106 offenbar. Mit der Drosselung de» Flüssigkeitsstromes, die durch das vollständig geöffnete Ventil 108 hervorgerufen wird, würde sich der Druckspeicher 64 schnell absenken und

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möglicherweise beschädigt werden, wenn nicht eine Drosselung duroh die Drosseleinrichtung 106 erfolgen würde. Es handelt sich wiederum um einen aus dem Druckspeicher 64 austretenden Flüssigkeitsstrom von mehr als 500 l/min., so daß die Pumpenleistung demgegenüber nicht ins Gewicht fällt. Wenn sich die. Stutzelemente 50 und 52 durch ein Springen oder Wippen des Fahrzeuges ausdehnen, so wird diese Ausdehnung durch die Dämpfungswirkung der aus den Kammern 76 und 92 über die Drosseln 77 und 100 in den Vorratsbehälter 56 herausgepreßten Flüssigkeit vermindert.

Es sind verschiedene Abwandlungen der Erfindung möglich, ohne sich von ihrem Wesen und Inhalt zu entfernen. So ist z.B. die Anzahl der in ihrer Länge veränderlichen Stutzelemente nicht auf zwei begrenzt. Nach Naßgabe der jeweiligen Anforderungen an das Federungssystem können auch mehr Stutzen verwendet werden·

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Claims

Patentansprüche.

/Iy Druckflüssigkeits-Federungssystem für ein Fahrzeug mit einem Rahmen und auf dem Boden aufliegenden Tragorganen sowie mit einer Pumpe zur Lieferung von Druckflüssigkeit, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) Das System umfaßt mindestens ein an Rahmen und Tragorganen angreifendes und an die Pumpe (54) angeschlossenes Stützelement (50) veränderlicher Stutζ-höhe.

b) Zwischen Pumpe (54) und Stützelement (50) ist ein FlUssigkeits-Druckspeicher (64) in Reihe geschaltet.

c) An das Stützelement (50) 1st ein FlUssigkeits-Vorratsbehälter (56) angeschaltet, und zwischen Stützelement (50) und.FlUssigkeits-Vorratsbehälter (56) ist eine Drosseleinriohtung (106) vorgesehen.

d) Es sind Mittel zur Einhaltung einer im wesentlichen konstanten Stützhöhe des Stutzelements (50) vorgesehen.

2. Federungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Einhaltung einer im wesentlichen konstanten Stützhöhe eine zweite Drosseleinrichtung umfassen, die zwischen der ersten Drosseleinriohtung (106) und dem Stützelement (50) in Reihe eingeschaltet ist.

3· Federungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosseleinrichtung in Abhängigkeit von der Stützhöhe des Stützelements (50) veränderlich ist. ·

4· Federungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Drosseleinrichtung (106) einstellbar 1st.

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5. Federungssystem nach einem der Ansprüche

1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Stützelement (50) einen Zylinder (82) und einen darin verschiebbaren Kolben (88) umfaßt und daß die zweite Drosseleinrichtung in Abhängigkeit der Stellung des Kolbens (88) im Zylinder (82) veränderlich ist.

6. Federungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosseleinrichtung ein Ventil (108) umfaßt, dessen Sitz mit dem Ende (84) des Zylinders (82) und dessen Schließkörper (114) mit dem Kolben (88) wirkungsverbunden ist und mit ihm zur Veränderung der Durchflußöffnung des Ventils (1O8) zusammenwirkt.

7· Federungssystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (114) mit dem Kolben (88) verbunden ist und eine hin- und hergehende geradlinige Bewegung zwischen einer ersten Stellung nahe dem Kolben (88) und einer zweiten Stellung fern dem Kolben (88) ausführt und Mittel vorgesehen sind, die den Schließkörper (114) nachgiebig in der zweiten Stellung zu halten trachten.

8. Federungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (88) den Zylinder (82) in zwei Kammern (90,92) unterteilt und das Ventil (108) die erste Kammer (90) mit der ersten Drosseleinrichtung (1O6) verbindet.

9« Federungssystem nach einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Drosseleinrichtung (lOO) zwischen dem Vorratsbehälter (56) und der zweiten Kammer (92) vorgesehen ist.

10. Hydraulische Einheit mit einem an einem Ende geschlossenen Zylinder und einem darin verschleblichen, mit dem geschlossenen Ende eine Kammer bildenden Kolben als Stützelement für ein Federungssystem iftsh einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Merkmales

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a) Es sind zwei getrennt in die Kammer (90) mündende Druckflüssigkeitsdurchlässe (98,104) vorgesehen.

b) Es ist ein Ventil (108) vorgesehen, das den Flüssigkeitsstrom aus der Kammer (90) in den Flüssigkeitsdurchlaß (1O4) drosselt.

c) Der Ventilsitz (110) befindet sich innen im Ende (84) des Zylinders (82), der Schließkörper (114) ist mit dem Kolben (88) verbunden und er wirkt mit dem Sitz (HO) zur Veränderung der Durchflußöffnung zusammen.

11. Hydraulische Einheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (108) ein an einem Ende im Kolben (88) in dessen Bewegungsrichtung verschiebbar gelagertes, gegen Hineinschieben in den Kolben (88) federnd abgestütztes, am Herausschieben über einen bestimmten Betrag durch einen Anschlag gehindertes Schließteil (112) aufweist, das am freien Ende den mit dem Ventilsitz (HO) zusammenwirkenden Schließkörper (114) trägt.

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