DE3410984C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung der im
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Bei einer aus der DE-OS 28 56 583 bekannten
Dämpfungsvorrichtung dieser Art ist die Nebenleitung an
die zum Anheben des Bauteils druckbeaufschlagbare
Zylinderleitung angeschlossen. Die Nebenleitung führt zu
einer als Druckspeicher ausgebildeten, die Last federnd abstützenden
Vorspanneinrichtung, der eine Dämpfdrossel vorgesetzt
ist. In der Nebenleitung ist ein 2/2-Wegeventil
angeordnet, das in einer Dämpf-Schaltstellung den
Durchgang der Nebenleitung zur Vorspanneinrichtung
freigibt. Das aus der blockierenden Neutralstellung in
mehrere Steuerstellungen verstellbare Wegesteuerventil
besitzt eine Dämpf-Steuerstellung, in der die für das
Anheben des Bauteils verantwortliche Zylinderleitung
blockiert, die andere Zylinderleitung hingegen zum
Rücklauf offen ist.
Nachteilig hinsichtlich Bauraum und Funktion ist die bekannte Anordnung insoweit, als das Aufzehren der
Bewegungsenergie hauptsächlich in der Dämpfdrossel
erfolgt, die verhältnismäßig weit vom Hydraulikzylinder
entfernt ist, so daß zwischen ihr und dem
Hydraulikzylinder eine federnde Druckmittelsäule
vorliegt.
Bei einer aus der US-PS 40 88 286 bekannten
Dämpfungsvorrichtung ist in einem hydraulischen
Verstellzylinder für ein Rad eines Flugzeugs ein
oleopneumatischer Dämpfer vorgesehen, der fahrbedingte
Eigenbewegungen des Rades relativ zum Flugzeug abdämpfen
und auch einen Teil des statischen Landegewichts des
Flugzeugs zu übernehmen hat. Der Dämpfer ist mechanisch
vom Kolben des Zylinders abgekoppelt, so daß der Kolben
zur Dämpfung keine Pumparbeit ausführt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine
Dämpfungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu
schaffen, die wenig Einbauraum beansprucht und zu einer
sehr wirksamen Abdämpfung der Bauteilschwenkbewegungen
in beiden Richtungen in der Lage ist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im
Patentanspruch 1 angegebenen
Merkmalen gelöst.
Bei dieser Ausbildung tritt eine Kombination der
Wirkungen der beiden Dämpfdrosseln ein, die zu einer
besonders starken Dämpfungswirkung für den Hauptkolben
führt, und zwar beim Schwenken des Bauteils in beiden
Richtungen. Zumindest die weitere Dämpfdrossel arbeitet
in unmittelbarer Nachbarschaft zum Hauptkolben, so daß
sich hier keine Verzögerung der Dämpfungswirkung ergibt.
Auch wird eine sich mit der Dämpfwirkung überlagernde,
federnde Druckmittelsäule zwischen dem Hauptkolben und
dieser weiteren Dämpfdrossel vermieden. Der Einbauraum
für die Dämpfvorrichtung ist wünschenswert klein, da die
aktiven Komponenten im Hydraulikzylinder untergebracht
sind. Bei dieser Ausbildung der Dämpfvorrichtung wird
die Geschwindigkeit der Hauptkolbenbewegung genau
gesteuert und erreicht, daß aus der Relativbewegung des
abzudämpfenden Bauteils die Dämpfimpulse außerhalb der
Phase der Schwingungen des Unterbaus erzeugt werden, was
zu einer schnell wirksamen Dämpfung führt, d. h., daß
sich der Bauteil nicht aufschaukeln kann. Die
Dämpfcharakteristik der Dämpfvorrichtung ist auf
einfache Weise festlegbar. Im Hinblick auf eine optimale
Dämpfwirkung werden die Lage der Schwenkachse des
Bauteils relativ zum Unterbau, ferner die Lage der
Abstützpunkte des Bauteils und die Charakteristik der
Dämpfungsvorrichtung aufeinander abgestimmt. Die beiden
kooperierenden Dämpfdrosseln ergeben eine sehr starke
Dämpfungswirkung. Wird die Dämpfungswirkung nicht
benötigt, dann erfüllt der Hydraulikzylinder die normale
Funktion eines Hebe- oder Senkzylinders des Bauteils,
der vom Wegesteuerventil gesteuert wird.
Zweckmäßige Ausführungsformen gehen aus den
Unteransprüchen hervor.
Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Mobil
krans,
Fig. 2 ein schematisches Blockschalt
bild der Dämpfungsvorrichtung
in einem Hydraulikkreis, und
Fig. 3 einen Längsschnitt des Hydrau
likzylinders in der Dämpfungs
vorrichtung.
Gemäß Fig. 1 trägt ein Mobilkran 10 ein schwenkbares
Bauteil 12 in Form eines Teleskop-Auslegers. Ein
Unterbau 14 dient als Fahrgestell 18, das mit einer
Radanordnung 20 mit Achsen 48, Felgen 50 und
Ballonreifen 52 auf dem Boden T steht. Die Achsen 48
können am Fahrgestell mittels herkömmlicher,
abgefederter Abstützungen angeordnet sein. Es ist aber
auch denkbar, die Achsen 48 starr am Fahrgestell 18
anzubringen. Auf dem Unterbau 14 ist ein Oberbau 15
mittels eines Drehkranzes 16 um eine vertikale Achse 17
drehbar. Der Drehkranz besteht aus Teilen 21 und 28. Am
oberen Teil 28 ist ein Stützrahmen 30 befestigt, an dem
der Teleskopausleger mit einer Schwenkvorrichtung 34 um
eine horizontale Drehachse 35 verschwenkbar ist. Der
Teleskopausleger 12 weist drei Abschnitte 40, 41, 43 auf
und wird mittels zweier doppelt wirkender
Hydraulikzylinder 45 verschwenkt, die jeweils bei 54 am
Oberbau und bei 55 am Teleskopausleger abgestützt sind.
Mit 32 ist eine Auslegerlagerung des Stützrahmens 30
angedeutet. Am Unterbau sind ferner ausfahrbare und
absenkbare Stützausleger 22 für den Kranbetrieb
vorgesehen. Ferner trägt der Unterbau 14 einen
Antriebsmotor 23, eine Batterie 24 und einen
Hydraulikbehälter 25. Am Stützrahmen 30 des Oberbaus 5
sind zwei Seilwinden 37, ein Gegengewicht 38 und ein
Führerhaus 39 angeordnet.
In der gezeigten Ausführungsform ist der Mobilkran 10
selbstfahrend. Es ist denkbar, den Mobilkran nicht
selbstfahrend auszulegen, sondern mit einem Zugfahrzeug
zu schleppen.
In der in Fig. 1 gezeigten Transportlage, in der der
Teleskopausleger 12 annähernd 10° über die horizontale
Position angestellt ist, sollen Nickbewegungen des
Teleskopauslegers 12 aufgrund der Fahrbewegungen
angedämpft werden. Zu diesem Zweck sind in die
Hydraulikzylinder 45 mit ihrem aus Fig. 2 erkennbaren
Hydraulikkreis Dämpfungsvorrichtungen eingeordnet, die
die aus den Fahrbewegungen resultierenden Nickbewegungen
des Teleskopauslegers 12 rasch abdämpfen. Die
Dämpfwirkung der Dämpfungsvorrichtung, die relative Lage
der Drehachse 35, die relativen Lagen der Abstützpunkte
54 und 55 sind im Hinblick auf eine optimale
Dämpfungswirkung so abgestimmt, daß die unkontrollierten
Bewegungen des Unterbaus 14 während der Fahrt zu
Eigenschwingungen des Teleskopauslegers 12 führen, die
außerhalb der Phase der anregenden Schwingungen liegen
und somit besser dämpfbar sind. Gemäß Fig. 3 besitzt
jeder Hydraulikzylinder 45 ein am Oberbau bei 54
abgestütztes Gehäuse 63, in dem ein Hauptkolben 78
verschiebbar gelagert ist. Dier Hauptkolben 78 trägt eine
hohle Kolbenstange 80, die am Punkt 55 am
Teleskopausleger 12 schwenkbar angelenkt ist. Das
Gehäuse 63 weist einen hohlen, äußeren Zylinder 66 mit
einer Endkappe 68 und einer Kolbenstangenabdichtung 70
auf. In der Endkappe 68 ist ein Anschluß 72 zu einer
Zylinderkammer 73 an einer Beaufschlagungsseite des
Hauptkolbens 78 im Zylinder 66 vorgesehen. Eine
Zylinderkammer 75 an der anderen Beaufschlagungsseite
des Hauptkolbens 78 ist über einen Anschluß 74 mit
Druckmittel beaufschlagbar. Die Kolbenstange 80 ragt
durch eine Bohrung 82 der Kolbenstangendichtung 70 aus
dem Zylinder 66.
Zum Heben und Senken des Teleskopauslegers 12 wird das
Druckmittel wechselweise durch die Anschlüsse 72 und 74
zugeführt und durch den jeweils anderen Anschluß
herausgedrückt.
Der hydraulische Steuerkreis für den Hydraulikzylinder
45 weist gemäß Fig. 2 ein handbetätigbares
Wegesteuerventil 85 mit einer hydraulisch blockierenden
Neutralstellung und zwei Steuerstellungen (Heben und
Senken) auf. Eine Zylinderleitung 89, 91 führt zum
Anschluß 72. Eine zweite Zylinderleitung 95, 93 führt
zum Anschluß 74. Stromauf des Wegesteuerventils 75 ist
eine Hydraulikpumpe 87 und sind Druckmittelreservoire
25, 27 vorgesehen. Stromab des Wegesteuerventils 85 ist
eine Ventileinrichtung 86 in die Zylinderleitungen
eingegliedert. Die Ventileinrichtung 86 enthält in der
Zylinderleitung 89, 91 ein Lasthalteventil 92, das
normalerweise in Rückströmrichtung sperrt und mittels
einer Hilfssteuerleitung 100 von der anderen
Zylinderleitung 95 hydraulisch entsperrbar ist, um das
Druckmittel zum Senken des Teleskopauslegers 12 zum
Reservoir 25 zurückströmen zu lassen. Zum Heben ist das
Lastladeventil 92 durch ein in Rückströmrichtung
sperrendes Rückschlagventil 90 umgangen. Zwischen dem
Lasthalteventil 92 und dem Anschluß 72 des
Hydraulikzylinders 45 zweigt von der Zylinderleitung 89,
91 eine Nebenleitung 130 ab, die mit einem Anschluß 131
an ein, vorzugsweise arretiertes, Wechselventil 94 in
der anderen Zylinderleitung 95, 93 angeschlossen ist.
Das Wechselventil 94 enthält ein zwischen zwei
Stellungen hin- und herbewegbares Ventilglied 94A und
weist eine Arretierung 94B auf, die das
Ventilschließglied 94A zwischen seinen beiden Stellungen
zu überwinden hat. In der Nebenleitung 130 ist ein
2/2-Wege-Magnetventil 96 vorgesehen, das mittels eines
Stellmagneten 135 gegen die Kraft einer Rückstellfeder
134 aus einer Sperrstellung in eine Druchgangsstellung
verstellbar ist. In der Sperrstellung sperrt ein
Rückschlagventil 133 die Strömungsverbindung in
Strömungsrichtung zum Wechselventil 94. In der
Durchgangsstellung ist die Strömungsverbindung über
einen Durchgang 132 offen. Die Nebenleitung 130
verbindet in der Durchgangsstellung des
2/2-Wege-Magnetventils 96 die beiden Zylinderleitungen
89, 91 und 95, 93 miteinander, so daß ein über dem
Hauptkolben 78 geschlossener Dämpfkreis entsteht. Der
Durchgang 132 bildet dabei eine Dämpfdrossel für das
Druckmittel. Der Durchmesser des Durchgangs 132 ist
dabei im Hinblick auf eine optimale Dämpfungswirkung so
klein wie möglich bemessen.
Im Hydraulikzylinder 45 ist eine Vorspanneinrichtung 62
enthalten, die das Druckmittel im geschlossenen
Dämpfkreis mittels einer Hilfsfeder 60 und einem
Hilfskolben 112 in einer Hydraulikkammer 122 gegen den
Druck im Dämpfkreis vorspannt. Die Hydraulikkammer 122
ist mit der Hydraulikkammer 75 des Hydraulikkolbens 45
über eine weitere Dämpfdrossel 120 verbunden.
Anhang der Fig. 2 und 3 wird nachstehend die
Vorspanneinrichtung 62 erläutert. Die Kolbenstange 80
ist mit einer Bohrung 102 ausgestattet, die durch eine
Endkappe 104 und eine Endplatte 106 an beiden Enden
verschlossen ist. Ein Trägerring 103 ist in der Bohrung
102 in etwa in der Mitte zwischen der Endkappe 104 und
der Endplatte 106 festgelegt, und zwar mittels eines
rohrförmigen Abstandhalters 116, der an der Endplatte
104 befestigt ist. Der Trägerring 103 besitzt eine
Mittelbohrung 109 zum verschiebbaren Führen eines in den
Abstandhalter 116 ragenden Führungsteils 110. Der
Trägerring 103 besitzt ferner Gasdurchlässe 103A.
Mit dem dem Abstandhalter 116 abgewandten Ende des
Führungsteils 110 ist ein in der Bohrung 102 abgedichtet
verschiebbarer Hilfskolben 112 mittels einer
Setzschraube 114 verbunden. Auf dem Führungsteil 110
sind Tellerringfedern 117 angeordnet, die bei an der
Endplatte 106 anliegendem Hilfskolben 112 unter
Druckspannung stehen und zwischen dem Hilfskolben 112
und dem Trägerring 103 abgestützt sind. Die
Tellerringfedern 117 bilden in ihrer Gesamtheit die
vorerwähnte Hilfsfeder 60. Der Hilfskolben 112 ist mit
einer Dichtung 125 versehen und teilt die Bohrung 102 in
eine Gasdruckkammer 124 und die vorerwähnte
Hydraulikkammer 122. Zwischen der Hydraulikkammer 122
und der Hydraulikkammer 75 ist in der Wand der
Kolbenstange 80 die weitere Dämpfdrossel 120 vorgesehen,
die wie die Dämpfdrossel 132 so klein wie möglich
bemessen ist. Die Gasdruckkammer 124 ist mit einem unter
Druck stehenden Gas, z. B. Stickstoff, gefüllt, das durch
einen Einlaß 130 in der Endkappe 104 eingefüllt wurde.
Der Einlaß 130 ist durch einen Stopfen 131 verschlossen.
Das Gas steht z. B. unter einem Druck von etwa 56 kg/cm².
Der Hydraulikzylinder 45 hat in eingefahrenem Zustand
gemäß Fig. 3 eine Länge von etwa 3657,6 mm. Der Gasdruck
in der Gasdruckkammer 124 wirkt auf den Hilfskolben 112
in der gleichen Richtung wie die Hilfsfeder 60.
In der Transportstellung des Teleskopauslegers 12, in
der dieser unter einem Winkel von annähernd 10°
gegenüber der Horizontalen angehoben ist, steht der
Hauptkolben 78 in einem Abstand vom in Fig. 3 linken
Ende der Zylinderkammer 73, etwa wie in Fig. 2
dargestellt. Bei Nickbewegungen des Teleskopauslegers 12
fährt der Hauptkolben 78 im Zylinder 66 hin und her. Das
Wegesteuerventil 85 befindet sich in seiner
Neutralstellung gemäß Fig. 2. Der Stellmagnet 135
des 2/2-Wege-Magnetventils 96 ist erregt, so daß die
Nebenleitung 130 über die Dämpfdrossel 132 mit dem
Wechselventil 94 verbunden ist. Das Ventilelement 94A
ist in die rechte Schaltstellung in Fig. 2 gelangt. Über
das Wechselventil 94 und das Lasthalteventil 92 sind die
zwischen der Ventileinrichtung 96 und dem
Wegesteuerventil 85 liegenden Teile 89, 95 der
Zylinderleitungen 89, 91 und 95, 93 weitgehend
entlastet.
Fährt der Hauptkolben 78 in Fig. 2 zum Endteil 68 des
Hydraulikzylinders 45, dann wird das Druckmittel aus der
Zylinderkammer 73 über den Anschluß 72 in die
Zylinderleitung 91 ausgedrückt und über die
Nebenleitung 130 durch die Dämpfdrossel 132, das
Wechselventil 94 in den anderen Teil 93 der
Zylinderleitung 95, 93 und von diesem in die
Zylinderkammer 75 gepreßt. Die Druckdifferenz über die
Dämpfdrossel 132 bewirkt eine hydraulische Dämpfung
dieser Bewegungskomponente des Hauptkolbens.
Gleichzeitig wird durch die Hilfsfeder 60 und den Druck
in der Gasdruckkammer 124 der Hilfskolben 112 in
Richtung zur Endplatte 106 verlagert, weil bei der
vorerwähnten Bewegung des Hauptkolbens 78 der Druck in
der Zylinderkammer 75 verringert wird. Das Druckmittel
wird aus der Kammer 122 über die weitere Dämpfdrossel
120 in die Zylinderkammer 75 verlagert, wodurch eine
weitere hydraulische Dämpfung entsteht.
Bewegt sich daraufhin der Hauptkolben 78 von der
Endplatte 68 weg, dann wird das Druckmittel in der
Zylinderkammer 75 unter Druck gesetzt und durch den
Anschluß 74, über das Wechselventil 94 und in
entgegengesetzter Richtung durch die Dämpfdrossel 132 in
den Teil 91 der Zylinderleitung 89, 91 und von dieser in
die Zylinderkammer 73 gedrängt. Erneut wird über die
Druckdifferenz der Dämpfdrossel 132 Bewegungsenergie
aufgezehrt. Der Druckanstieg in der Zylinderkammer 75
preßt gleichzeitig das Druckmittel über die weitere
Dämpfdrossel 120 in die Hydraulikkammer 122 und
verlagert dabei den Hilfskolben 112 gegen die Kraft der
Hilfsfeder 60 und des Gasdrucks in der Gasdruckkammer
124 von der Endplatte 106 weg. Über die weitere
Dämpfdrossel 120 wird auch hierbei Energie aufgezehrt.
Diese vorbeschriebenen Zustände treten bei langsamer
Bewegung des Hauptkolbens 78 auf. Mit steigender
Frequenz der Nickbewegungen des Teleskopauslegers 12
wird eine dynamische Phase erreicht, in der die
Dämpfdrosseln 132 und 120 entweder gleichsinnig oder
gegensinnig für die Dämpfung der Bewegungen sorgen. Die
Hilfsfeder 60 mit dem Druck in der Gasdruckkammer 124
erzeugt eine wünschenswerte Vorspannung im Druckmittel
des geschlossenen Dämpfkreises, die zur Erhöhung der
Dämpfwirkung beiträgt.
Bei normalem Betrieb des Hydraulikzylinders 45 zum Heben
und Senken des Teleskopauslegers ist der
Betätigungsmagnet 135 des 2/2-Wege-Magnetventils 96
entregt, so daß die Steuerung der Hebe- und
Senkbewegungen mittels des Wegesteuerventils 85 ohne
Dämpfung abläuft. Da zum Absenken des Teleskopauslegers
normalerweise die Zylinderkammer 75 nur mit einem
geringen Druck beaufschlagt wird, weil das Gewicht des
Teleskopauslegers das Druckmittel aus der Zylinderkammer
73 herausdrückt, führt der Hilfskolben 112 dabei keine
spürbare Bewegung aus. Er verharrt in der in Fig. 3
gezeigten Lage. Wird hingegen die Transportlage mit der
10°-Neigung des Teleskopauslegers erreicht und das
Wegesteuerventil 85 in die neutrale Stellung gebracht,
dann erzeugt das Gewicht des Teleskopauslegers im
geschlossenen Dämpfkreis eine Druckmittelvorspannung,
die den Hilfskolben 112 in etwa in die in Fig. 2
gezeigte Lage von der Endplatte 6 wegbewegt, in der sich
die Druckvorspannung des Druckmittels mit der von der
Hilfsfeder 60 und dem Druck in der Gasdruckkammer 124
wirksamen Kraft das Gleichgewicht hält. Ausgehend von
dieser Lage des Hilfskolbens 112 wird die Dämpfung
sofort wirksam, wenn der Teleskopausleger eine
Nickbewegung entweder nach oben oder nach unten beginnt.
Claims (5)
1. Dämpfungsvorrichtung für ein relativ zu einem
Unterbau schwenkbewegliches und durch einen in
getrennten Zylinderkammern doppelseitig beaufschlagbaren
Hauptkolben enthaltenden Hydraulikzylinder abgestütztes und als Schwingungstilger wirkendes
Bauteil eines geländegängigen Fahrzeugs, insbesondere
für den Ausleger eines Mobilkrans, mit einem aus einer
hydraulisch aktive Schwenkbewegungen blockierenden Neutralstellung verstellbaren
Wegesteuerventil für den Hydraulikzylinder, mit einem
zwischen dem Wegesteuerventil und dem Hydraulikzylinder
angeordneten, eine von wenigstens einer Zylinderleitung
abzweigende Nebenleitung mit wenigstens einer
Dämpfdrossel aufweisendes, wahlweise aktivierbaren
Dämpfkreis, und mit einer gegen den Druck des
Druckmittels im Dämpfkreis vorgespannten, das Bauteil tragenden elastischen
Vorspanneinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die
die Dämpfdrossel (132) enthaltende Nebenleitung (130)
einen über den Hauptkolben (78) geschlossenen Dämpfkreis
bildet, wobei die federnde und volumenausgleichende Vorspanneinrichtung (60) im
Hydraulikzylinder (45) angeordnet ist, und daß eine weitere Dämpfdrossel (120) zwischen
der Vorspanneinrichtung (60) und einer Zylinderkammer
(75) des Hydraulikzylinders (45)
vorgesehen ist.
2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (60) aus
einer mechanischen Hilfsfeder (117) und einer dazu
parallelen Gasdruckfeder (62) besteht, in die die
Hilfsfeder (117) baulich eingegliedert ist (Fig. 3(.
3. Dämpfungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinrichtung (60)
in einer Bohrung (102) einer am Hauptkolben (78)
angebrachten Kolbenstange (80) angeordnet ist und einen
darin verschiebbaren Hilfskolben (112) beaufschlagt, der
die Bohrung (102) in eine Hydraulikkammer (122) und in
eine Gasdruckkammer (124) trennt, und daß zwischen der
Hydraulikkammer (122) und der Zylinderkammer (75) des
Hydraulikzylinders (45) die weitere Dämpfdrossel (120)
angeordnet ist.
4. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß in der Nebenleitung (130) ein
2/2-Wege-Magnetventil (96) vorgesehen ist, und daß die
Nebenleitung (130) an die eine Zylinderleitung (93, 95)
über ein, vorzugsweise verrastbares, Wechselventil (94)
angeschlossen ist.
5. Dämpfungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in der anderen
Zylinderleitung (89, 91) ein Lasthalteventil (92)
vorgesehen ist.
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