DE3410984C2 - - Google Patents

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.