DE2723305C2 - Verriegelbare hydropneumatische Federung, insbesondere für die Vorderachse von Radladern o.dgl. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine verriegeibare hydropneumatische Federung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Bekanntlich gehen die Hersteller von Radladern, Raddozem und ähnlichen Fahrzeugen immer mehr dazu über, ihre Fahrzeuge mit einer vollständigen Ausrüstung nach der Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) zu versehen. Während normalerweise aufwendige Überführungen auf Tiefladern von einer Baustelle zur anderen notwendig sind, können Fahrzeuge mit StVZO-Ausrüstung am öffentlichen Verkehr teilnehmen und beliebige Entfernungen auf eigener Achse überbrücken. Zur Erhöhung der Marschgeschwindigkeit vor allem auf Schlechtwegstrecken und zur Verbesserung des Fahrkomforts speziell im Hinblick auf das Wohlbefinden des Fahrers werden derartige Fahrzeuge auch neuerdings mit hydropneumatischen Federungen ausgerüstet. Beim Arbeiten auf der Baustelle wird die Federung abgelassen und das Fahrzeug auf seine Einfederanschläge gesetzt. Das Ablassen wird beispielsweise durch Schalten eines handbetätigten Wegeventils eingeleitet. Nach dem Ablassen mu3 die Bedienungsperson ein weiteres Ventil schalten, um die Verriegelungszylinder zu betätigen. Nach dem Verriegeln bilden Vorderachse und Fahrzeugrahmen eine starre Einheit und das Fahrzeug ist arbeitsbereit. Wenn nach vollendeter Arbeit das Fahrzeug wieder mit Federung betrieben werden soll, muß entriegelt werden und die Federungszylinder müssen solange erneut mit Druckmittel gefüllt werden, bis der Fahrzeugrahmen wieder seine Niveaulage erreicht hat. Diese ganzen Manipulationen erfordern vom Bedienenden eine hohe Aufmerksamkeit, die auf Bausteilen nicht innrer gegeben ist. So ist es vorgekommen, daß die Verriegelungszylinder ausgefahren wurden, bevor der Fahrzeugrahmen die Einfederanschläge erreicht hatte. Umgekehrt wurden auch schon die Federungszylinder vor dem Entriegeln mit Druck beaufschlagt In beiden Fällen können Schäden am Fahrzeug entstehen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, derartige Schäden an einer Federung der in Rede stehenden Art zu vermeiden und die Vorgänge des Absenkens, Verriegeins, Entriegeins und Hochfahrens so zu automatisieren, daß die Bedienungsperson jeweils nur noch das Absenken bzw. das Hochfahren einleiten muß u.id die folgenden Vorgänge irrtumssicher automatisch ablaufen. Dies soll mit einfachen handelsüblichen Geräten geschehen können, wobei auch der Umbau bereits bestehender Anlagen möglich sein soll.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß entsprechend den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß mit den gleichen Mitteln sowohl das Absenken und Verriegeln als auch das Entriegeln und Hochfahren automatisiert werden. Dies ist möglich durch geeignete Ausbildung der Drosselstelle, die beim Absenken einen Staudruck bewirken muß, der höher ist als der Schaltdruck des Druckfühlers. Erst wenn auch die Speicherräume der Federungszylinder sich entleert haben, wenn also tatsächlich der Fahrzeugrahmen auf den Einfederanschlägen aufliegt, bricht der Staudruck schlagartig auf

Null zusammen und der Druckfühler bewirkt ein Schalten. Beim Hochfahren spielt der Staudruck keine Rolle mehr. Der Druck im Gesamtsystem wird jedoch langsam ansteigen, insbesondere in jener Phase, in welcher die Speicherräume mit Druckmittel gefüllt werden. Dabei wird ein erneutes Schalten durch den Druckfühler bewirkt. Da ein Hochfahren erst nach einer entsprechenden Füllung der Speicherräume stattfindet, wird bei einem Schalten beispielsweise noch unterhalb der Gasvorspannung ausreichend Zeit zum Entriegeln zur Verfügung stehen.

In An-jpruch 2 ist eine elektro-hydraulische Schaltanordnung beschrieben.

Ansprach 3 bezieht sich auf eine rein hydraulische Betätigung.

Eine vorteilhafte Ausführung zur Einsparung langer Rohrleitungen bei gleichzeitiger Verbesserung der Funktion ist aus Anspruch 4 ersichtlich.

Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung näher erläutert

Fig. 1 zeigt anhand eines mit Hilfe von Hjdrauliksymbolen aufgestellten Schaltplanes die Schaltstellungen der einzelnen Elemente in der Niveaulage der Vorderachse, wobei die Achse selbst nur kurz angedeutet ist.

Fig. 2 zeigt den gleichen Schaltplm, jedoch mit den Stellungen, die sich dann ergeben, wenn die Achse auf die Einfederanschläge gesetzt wird.

Fig.3 zeigt schematisch die Ein- und Ausfederanschläge sowie den Verriegelungsmechanismus und zwar in der Niveaulage.

F i g. 4 zeigt den Verriegelungsmechanismus im verriegelten Zustand.

An einer nicht näher dargestellten Vorderachse 1 sind zu beiden Seiten eines ebenfalls nicht näher dargestellten Fahrzeuges Federungszylinder 2 und 3 befestigt. Die Federungszylinder 2 und 3 besitzen Kolben 4 und 5, die in Zylinder 6 und 7 eintauchen und im Innern dieser Zylinder Druc' räume 8 und 9 begrenzen. Die Zylinder 6 und 7 sind auf nicht näher dargestellte Weise fest mit dem Rahmen des Fahrzeuges verbunden. Die Druckräume 8 und 9 sind über Dämpfungsventile 10 und 11 mit hydropneumatischen Druckspeichern 12 und 13 verbunden. Eine beispielsweise aus einer Pumpe und einem Druckspeicher bestehende Druckquelle 14 fördert Druckmittel über eine Leitung 15 zu einem Anschluß P einer Ventileinrichtung 16. Die Ventileinrichtung 16 hat die Funktion eines 3/2-Wegeventils und besitzt zwei weitere Anschlüsse A und T. Der Anschluß T ist mit einem Vorratsbehälter 17 verbunden, während an den Anschluß A tine Druckzuleiliing 18 angeschlossen ist, in die eine Drosselstelle 19 eingebaut ist. Die Druckzuleitung 18 teilt sich in zwei Zweige 18' und 18", die zu Anschlüssen Pi und Pj von Niveauregelventilen 20 und 21 führen. Das Niveauregelventil 20 besitzt zwei weitere Anschlüsse Ai und T₂ und hat drei Schaltstellungen 0, a und b. Das Niveauregelventil 21 ist in der gleichen Weise aufgebaut und besitzt neben dem Anschluß Pi noch zwei weitere Anschlüsse Aj und Tj sowie drei Schaltstellungen 0, a und b. In der SchaltsteÜung 0 sind jeweils alle Anschlüsse von einander getrennt. In der Schaltstellung a ergeben sich die Verbindungen Pi-At bzw. PyAi. In der Schaltstellung b ist hingegen Ai mit 7*2 bzw. As mit Tj verbunden. Die einzelnen Schaltstellungen werden automatisch in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Wagenkasten up ;! Achse 1 durch hebelbetätigte Nocken 22 und 23 eingestellt. An die Anschlüsse Ti und Tj ist eine Rücklaufleitung 24 angeschlossen, die zum Vorratsbehälter 17 führt. Die Anschlüsse Ai und Aj sind mit entsperrbaren Rückschlagventilen 25 und 26 verbunden, deren Steuerleitungen 27 und 28 jeweils vor den Anschlüssen Pi und Pj von den Druckzuleitungen 18' und 18" abzweigen. Die entsperrbaren Rückschlagventile 25 und 26 sind über Leitungen 29 und 30 mit den hydropneumatischen Druckspeichern 12 und 13 verbunden. Von den Leitungen 29 und 30 zweigen Entleerungsleitungen 31 und 32 ab, in die Rückschlagventile 33 und 34 eingebaut sind, die in Richtung auf die Leitungen 29 und 30 schließen und in der Gegenrichtung jeweils selbsttätig öffnen. Die Entleerungsleitungen 31 und 32 sind beide mit der Druckzuleitung 18 verbunden und zwar so, daß die Drosselstelle 19 zwischen der Verbindungsstelle 35 und der Ventileinrichtung 16 liegt.

An die Federungszylinder 2 und 3 sind weiterhin über

Anschlüsse L Leckleitungen 36 und 37 angeschlossen, die gemeinsam in den Vorratsbehälter 17 münden. Von der Leitung 15 zweigt eine Druckleitung 38 ab, die zu einem Anschluß P> eines Schaltventil 39 führt. Das Schaltventil 39 ist ein 4/2-Wegeventil mit zwei Schaltstellungen a und b und drei weiteren Anschlüssen A\, B\ und Ti. In der Schaltstellung a ergeben sie:, die Verbindungen P\-B\ und Aj-Tu während in der Schaltsteilung b sich die Verbindungen PrA\ und B]-T, ergeben. Der Anschluß A₁ ist mit den kolbenseitigen Arbeitsräumen 40 und 41 von Verriegelungszylindern 42 und 43 verbunden, deren stangenseitige Arbeitsräume 44 und 45 mit dem Anschluß B\ in Verbindung stehen. Der Anschluß Ti ist mit dem Vorratsbehälter 17 verbunden. Die Kolbenstangen 46 und 47 sind, wie aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist. mit Verriegelungsbolzen verbunden. Das Schalten des Schaltventils 39 in die Schaltstellungen a oder b erfolgt auf elektromagnetische Weise über einen Druckfühler 48 in Art eines Druckschalters, von dessen Anschluß Z eine Leitung 49 zur Druckzuleitung 18 führt. Gemäß den Fig. 3 und 4 ist für die linke Seite der Achse 1 ein Einfederanschlag 50 vorgesehen. Ein entsprechender Ausfederungsanschlag ist rp't 51 bezeichnet. Der Einfederungsanschlag 50 befindet sich an einer Gabel 52, die fest mit dem nicht näher dargestellten Wagenkasten 53 verbunden ist und in Achsrichtung verlaufende Verriegelungsbohrungen 54 und 55 besitzt. In die Gabel 52 taucht ein fest mit der Achse 1 verbundenes Teil 56 ein, welches eine den Bohrungen 54 und 55 im Durchmesser entsprechende Bohrung 57 besitzt. Mit der Kolbenstange 46 ist ein Verriegelungszapfen 58 verbunden, dessen Durchmesser ebenfalls den Durchmesser der Bohrungen 54, 55 und 57 entspricht.

Zur Erläuterung der Funktion sei von Fig. i ausgegangen. Wie schon gesagt, befindet sich der Wagenkasten in seiner Niveaulage. Die Ventileinrichtung 16 befindet sich in ihrer Schaltstellunc a. so ciaß Druckmittel über die Verbindung P-A, die Drosselstelle 19, die Druckzuleitung 18 und die Druckzuleitungen 18' und 18" zu den Niveauregelventilen 20 und 21 gelangen kann. Bei einer Ve'kürzung des Abstandes zwischen Achse 1 und Wagenkasten 53 würde sich die Schaltstetiung a ergeben und Druckmittel würde zum Federungszylinder 2 bzw. 3 fließen köniici und unter Vergrößerung der Druckräume 8 und 9 den gewünschten Abstand zwischen Achse 1 und Wagenkasten 53

b5 wieder herstellen. Wenn sich in umgekehrter Weise beispielsweise durch eine l.astverringerting der Abstand zwischen der Achse ! und dem Wagenkasten 53 vergrößern würde, würden die Nivcaiiregelventile 20

und 21 in ihre Schaltstcllung b geschaltet und Druckmittel würde aus den Druckräumen 8 und 9 solange abströmen können, bis der Abstand, welcher der Niveaulage entspricht, wieder erreicht ist. Das Abströmen aus den Druckräumen 8 und 9 kann immer so lange i erfolgen, wie in den Druckzuleitungen 18' und 18" Druck herrscht und daher die entsperrbaren Rückschlagventile 25 und 26 entsperrt werden. Während dieser normalen Funktion der hydropneumatischen Federung befindet sich das Schaltventil 39 in seiner Schaltstellung a. Das bedeutet, daß Druckmittel in die stangenseitigen Arbeitsräume 44 und 45 der Verriegelungszylinder 42 und 43 gelangt und die Kolbenstangen 46 und 47 eingefahren sind. Die Verriegelungszapfen 58 sind dann außer Eingriff. Wenn dann für das Fahrzeug ι ■-, ein normales Federungsverhaltcn unerwünscht ist und die Achse bis auf die Einfederanschläge 50 gefahren werden soll, wird die Ventileinrichtung 16 von Hand in ri'ip 5iohaitci*ajjijncr α T^cr-Kuit^ Π;£ DrucK^'jlsiiung !S wird dadurch mit dem Vorratsbehälter 17 verbunden. Die Folge ist, daß Druckmittel aus den Federungszylindern 2 und 3 bzw. den Druckspeichern 12 und 13 über die Leitungen 29 und 30 sowie die Entleerungsleitungen 31 und 32 in die Druckzuleitung 18 strömt. Durch die Drosselstelle 19 wird dem Abströmen zum Vorratsbehälter ein Widerstand entgegengesetzt und ein Staudruck entsteht. Dieser Staudruck bewirkt, daß die Schaltstellung des Druckfühlers 48 zunächst erhalten bleibt. Folglich behält auch das Schaltventil 39 zunächst seine Schaltstellung a. Wenn dann nach einer gewissen Zeit die Achse 1 am Einfederungsanschlag 15 anstößt, werden sich die Kolben 4 und 5 nicht mehr weiter bewegen und daher auch kein Druckmittel mehr verdrängen. Druckmittel, welches sich in den Druckspeichern 12 und 13 befindet, wird noch eine gewisse Weile auf dem beschriebenen Strömungsweg abströmen. Wenn dann auch die Druckspeicher 12 und 13 entleert sind, bricht der Staudruck vor der Drosselstelle 19 schlagartig zusammen. Der Druckfühler 48 fühlt das geänderte Druckniveau und schaltet das Schaltventil 39 in seine Schaltstellung b. Da in der Schaltstellung b die Verbindung P,-A\ hergestellt wird, gelangt Druckmittel von der Druckquelle 14 über die Leitung 15. die Leitung 38 und die Verbindung Pi-Bt in die Arbeitsräume 40 und 41. so daß die Kolbenstangen 46 und 47 ausfahren. Der Verriegelungszapfen 58 wird daher in die in dieser Stellung fluchtenden Bohrungen 54, 55 und 57 geschoben und verriegelt die Achse 1. Die Verriegelung der Achse 1 bleibt danrf so lange erhalten, bis von Hand die Ventileinrichtung 16 wiederum in die Schaltstellung a geschaltet wird. Druckmittel fließt dann wieder von der Druckquelle 14 über die Leitung 15 sowie die Verbindung PA in die Druckzuleitung 18. Durch die Rückschlagventile 33 und 34 wird verhindert, daß das Druckmittel auch in die Entleerungsleitungen 31 und 32 und von dort ohne Passieren der Niveauregelventile 20 und 21 in die Federungszylinder 2 oder 3 gelangt. Da die Niveauregelventile 20 und 21 während der Verriegelung in ihre Schaltstellung a geschaltet sind, kann das Druckmittel von der Druckzuleiuing 18 über die Druckzuleitungen 18'und 18". die Niveauregelventile 20 und 21. die entsperrbaren Rückschlagventile 25 und 26 und die Leitungen 29 und 30 erneut in die Druckspeicher 12 und 13 einströmen. Nach einem bestimmten Druckanstieg wird dann das Druckmittel nicht mehr in die Druckspeicher 12 und 13 einströmen, sondern in die Druckräume 8 und 9 fließen und dadurch die Kolben 4

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lange bewegen, bis d;c

Niveauregelventile 20 und 21 wieder in ihre Schaltstellung 0 gelangt sind. Bei diesem Vorgang fühlt der Druckfühler 48 den langsam steigenden Druck und schaltet noch vor der endgültigen Füllung der Druckspeicher 12 und 13 das Schaltventil wieder in die Schaltstellung a. Dadurch werden wieder über die Verbindung /VSt die Arbeitsräume 44 und 45 mit Druck beaufschlagt und die Kolbenstangen 46 und 47 fahren ein. Die;..: Einfahren bedeutet gleichzeitig das Zurückziehen des Verriegelungszapfens 58. so daß die Achse 1 entriegelt wird. Dieser Vorgang ist rechtzeitig beendet, bevor Druckmittel in die Druckräume 8 und 9 einströmt. Es ist klar, daß das Schaltventil j9 nicht unbedingt ein magnetisch betätigtes Ventil sein muß, welches in Abhängigkeit von einem Druckfühler geschaltet wird. Es ist vielmehr auch denkbar, als Schaltventil ein hydraulisch betätigtes Wegeventil zu nehmen, welches eine relativ kräftige Rückstellfeder besitzt. Es ist weiterhin klar, daß die Entleerungsleitungen nicht zwangsläufig über Rückschlagventile mit der Druckzuleitung verbunden werden müssen, sondern auch unter Einschaltung einer Drosselstelle über eine anders geartete Ventileinrichtung direkt zum Vorratsbehälter geführt werden können. Die Konstruktion der Niveauregelventile ist im Rahmen des Erfindungsgedankens freigestellt. Ebenso ist die Erfindung nicht an spezielle Konstruktionen von Federungszylindern oder Schaltventilen gebunden. Der Verriegelungsmechanismus kann auch an einem Längslenker oder dergleichen angebracht sein.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verriegelbare hydro-pneumatische Federung, insbesondere für die Vorderachse von Radladern oder dergleichen, mit einer Druckquelle, einem Vorratsbehälter, mindestens einem mit einer Gasvorspannung versehenen Federungszylinder je Fahrzeugseite, die Federwege begrenzenden Einfederungsanschlägen, mindestens einem vom Abstand zwischen den gefederten und ungefederten Massen gesteuerten Niveauregelventil zum Verbinden der Federungszylinder mit der Druckquelle bei Unterschreiten eines Sollabstandes und mit dem Vorratsbehälter bei Überschreiten des Sollabstandes. einer das Niveauregelventil mit der Druckquelle verbindenden Druckzuleitung, jeweils einer an einen Federungszylinder angeschlossenen Entleerungsleitung, einer Ventileinrichtung zum Öffnen der Druckzuleitung und Schließen der Entleerungsleitung in einer ersten Schaltstellung, sowie zum Trennen der Druckzuieiiung von der Druckqueiie und zum Verbinden der Entleerungsleitung mit dem Vorratsbehälter in einer zweiten Schaltstellung, wodurch der Fahrzeugrahmen auf die Einfederungsanschläge abgesenkt und mit der Radachse durch hydraulisch betätigte, über ein Schaltventil gesteuerte Verriegelungszylinder verriegelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in die Entleerungsleitung (31 und 32) bzw. deren Verbindung mit dem Vorratsbehälter (17) eine Drosselstelle (19) eingebaut ist une an die Entleerungsleitung (31 und 32) vom Federungszylinder (2 b'»v. 3) aus gesehen vor der Drosselstelle (19) und vor der Ventileinrichtung (16) ein Druckfühler (48) snge?-hlossen ist, der das Schaltventil (39) derart steuert, daß die Verriegelungszylinder (42 und 43) oberhalb einer Druckschwelle außer Eingriff und unterhalb der Druckschwelle in Eingriff gebracht und gehalten werden, wobei der Schwellenwert für den Druck kleiner ist als der beim Entleeren der Federungszylinder (2 und 3) bei unbelastetem Fahrzeug vor der Drosselstelle (19) im abströmenden Druckmittel sich einstellende Staudruck.

2. Verriegelbare hydro-pneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckfühler (48) ein elektrischer Druckschalter ist und das Schaltventil (39) elektromagnetisch betätigt wird.

3. Verriegelbare hydro-pneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Druckfühler und Schaltventil in einem hydraulisch gegen Federkraft betätigbaren Wegeventil vereinigt sind.

4. Verriegelbare hydro-pneumatische Federung nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Entleerungsleitungen (31 und 32) mit der Druckzuleitung (18) verbunden sind, in die Entleerungsleitungen (31 und 32) mit der Druckzuleitung (18) verbunden sind, in die Entleerungsleitungen (31 und 32) in Richtung Druckzuleitung (18) öffnende Rückschlagventile (33 bzw. 34) eingebaut sind, die Drosselstelle (19) in der Druckzuleitung (18) zwischen deren Verbindungsstelle (35) mit den Entleerungsleitungen (31 und 32) und der Ventileinrichtung (16) angeordnet ist und die Ventileinrichtung (16) als Wegeventil ausgebildet ist, welches die Druckzuleitung (18) in seiner ersten Schaltstellung (a) mit der Druckquelle (14) und in seiner zweiten Schaltstellung (b) mit dem Vorratsbehälter^) verbindet.