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Elektropneumatische Servovorrichtung für die hydraulische
Hebevorrichtung eines Kipperfahrzeuges
Die Erfindung betrifft eine elektropneumatische Servovorrichtung zur Steuerung des Druckmittel- kreislaufes der hydraulischen Hebevorrichtung eines Kipperfahrzeuges, insbesondere eines solchen mit einer Druckluftanlage versehenen Fahrzeuges.
Bei den bekannten hydraulischen Hebevorrichtungen von Kipperfahrzeugen ist vor allem die kompli- zierte Bedienungsweise nachteilig, wodurch der Lenker des Fahrzeuges in den meisten Fällen von einer
Bedienung der Hebevorrichtung absieht, solange er-unmittelbar vor dem Ausladen des Ladegutes - seine
Aufmerksamkeit noch dem Manövrieren des Fahrzeuges zuwenden muss, und wodurch er umgekehrt auch oft von einem Anfahren des entladenen Fahrzeuges absieht, solange das Absenken der entladenen Lade- brücke noch nicht beendet ist.
Da ein Ingangsetzen der Hebevorrichtung in vielen Fällen schon vor Beendigung dieses Manövriervorganges und umgekehrt auch ein Anfahren des entladenen Fahrzeuges meist schon vor dem Wiederaufsetzen der Ladebrücke auf das Fahrzeug eingeleitet werden könnte, entstehen durch die vorgenannte, übliche Handhabung unnötige Zeitverluste, die die Leistungsfähigkeit der Kipperfahrzeuge nicht unwesentlich beeinträchtigen.
Bei den üblichen Kipperfahrzeugen sind zur Ingangsetzung der Hebevorrichtung folgende zwei Bedienungsvorgänge notwendig : a) das Schliessen eines Überlaufventils im hydraulischen Kreislauf der Hebevorrichtung und b) das Ingangsetzen der Umwälzpumpe des in der Regel als Ölkreislauf ausgebildeten hydraulischen Kreislaufes.
Das Schliessen wird in der Regel mechanisch durch eine Hebelbewegung, eine Handraddrehung od. dgL, unabhängig vom Ingangsetzen der Druckölpumpe ausgeführt.
Das Einschalten der Druckölpumpe erfolgt im allgemeinen ebenfalls durch eine Hebelbetätigung, wobei der Antriebsmotor über eine besondere Getriebestufe mit einem geeigneten Zahnrad des Fahrzeuggetriebes gekuppelt wird. Das Einschalten der Druckölpumpe erfordert jedoch zunächst auch das Aus- kuppeln der Motorkupplung-zusätzlich zur Kupplung der Druckölpumpe mit dem Fahrzeuggetriebe-auch die Einkupplung einer bestimmten Getriebestufe des Getriebes, von welcher aus der Pumpenantrieb abgeleitet ist.
Eine Vereinfachung der vorgenannten Bedienungsweise lässt sich dadurch erreichen, dass man die Druckölpumpe z. B. durch deren unmittelbaren Antrieb von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine her ständig umlaufen lässt und lediglich das Überlaufventil des zugehörigen Ölkreislaufes betätigt. Da jedoch die Fahrzeit des Kipperfahrzeuges, bei der die Ladebrücke auf dem Fahrzeug ruht, unverhältnismässig länger als die Zeit des eigentlichen Auskippens des Ladegutes aus der Ladebrücke ist, hat ein solches dauerndes Umlaufen der Druckölpumpe einen unerwünschten Verschleiss der Pumpe und deren Antriebsteile zur Folge, wozu ausserdem durch den ständigen Umlauf des Drucköles auch noch eine unnötige ständige Erwärmung des Öles kommt.
Schliesslich ist auch der für einen derartigen ständigen Umlauf benötigte Leistungsaufwand ein auf die Dauer in Betracht zu ziehender Verlustaufwand.
Bei den mit einer abschaltbaren Druckölpumpe versehenen Hebevorrichtungen muss der Lenker des Fahrzeuges beim Abstellen in der Regel dieselben Bedienungsgriffe wie beim Einschalten der Hebevor- richtung anwenden, was ebenfalls zu nennenswerten Zeitverlusten führt, wenn das Fahrzeug erst nach dem Wiederaufsetzen der Ladebrücke auf das Fahrzeug in Gang gesetzt wird, oder zu einer Ermüdung des
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Lenkers und einer Verminderung seiner der Fahrzeuglenkung geltenden Aufmerksamkeit, wenn er das Fahrzeug bereits bei noch nicht wieder aufgesetzter Ladebrücke in Gang setzen will.
Bei einem weiteren bekannten Kipperfahrzeug hat man den Mangel der komplizierten Bedienungs- weise der Hebevorrichtung dadurch zu beheben versucht, dass man die Druckölpumpe nicht von der Brenn- kraftmaschine des Fahrzeuges sondern elektrisch angetrieben hat. Da zum Antrieb der Druckölpumpe während des Hebevorganges eine erhebliche Leistung benötigt wird, die von einer normalen üblichen Fahr- zeugbatterie nicht ohne weiteres aufgebracht werden kann, lässt sich ein solcher elektrischer Antrieb je- doch nur durch die zusätzliche Anordnung einer besonderen Batterie durchführen, was wieder erhebliche
Nachteile-z. B. der besonderen Wartung einer solchen Batterie - mit sich bringt. Auch der Vorschlag einer Hintereinanderschaltung zweier üblicher Fahrzeugbatterien kann diese Nachteile nicht grundästzlich beheben.
Im Hinblick auf die einfachere Schaltbarkeit der letztgenannten elektrisch betätigten Hebevorrichtung könnte erwogen werden, aucl. 1 die Umsteuerventile und den mechanischen Antrieb der Druckölpumpe einer eingangs genannten, bekannten Hebevorrichtung unmittelbar elektrisch zu steuern. Jedoch würde auch eine solche elektrische Steuerung eine erhebliche Leistung erfordern, die von der üblichen Fahrzeugbatte- rie nicht ohne weiteres entnommen werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Mängel zu beheben und die Steuerung des Druckmittelkreislaufes der hydraulischen Hebevorrichtung so zu verbessern, dass sie ohne Benötigung zusätzlicher elektrischer Energiequellen in einfacher, übersichtlicher Weise vom Fahrersitz aus jederzeit - auch zusätzlich zur Steuerung des Fahrzeuges - bedient werden kann.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss im wesentlichen durch eine elektropneumatische Steuerung des hydraulischen Kreislaufes der Hebevorrichtung gelöst. Nachdem in nahezu allen neuzeitlichen Kraftfahrzeugen Druckluftanlagen vorhanden sind, kann eine solche elektropneumatische Steuerung ohne einen nennenswerten zusätzlichen Aufwand verwirklicht werden, was neben der angestrebten einfachen Bedienungsweise den weiteren Vorteil mit sich bringt, dass für die elektrische Steuerung des pneumatischen Systems nur eine geringe elektrische Leistung erforderlich ist, während ausserdem auch der zur Steuerung des Druckmittelkreislaufes. der hydraulischen Hebevorrichtung benötigte Druckluftaufwand verhältnismä- ssig gering ist und ebenfalls ohne weiteres von einer üblichen Druckluftanlage her, wie sie z.
B. für Druckluftbremsen benötigt wird, gedeckt werden kann.
Gemäss einer Ausgestaltung der Erfindung ist ein die elektrisch gesteuerten Ventile des pneumatischen Systems speisender Stromkreis in drei Zweige mit je einem Druckknopfschalter aufgeteilt, von denen der eine zur Einschaltung und der zweite zur Ausschaltung der Hebevorrichtung von Hand dient, während der dritte, ebenfalls zur Ausschaltung dienende Druckknopfschalter durch Teile der Hebevorrichtung beim Erreichen der ausgefahrenen Endstellung selbsttätig bedient wird. Durch eine solche Ausbildung der Steuerungsanordnung kehrt die Ladebrücke des Kipperfahrzeuges nach Erreichen des maximalen Hubes der Hebevorrichtung und nach Beendigung des Ausschüttvorganges ohne jede weitere Bedienung durch den Lenker selbsttätig durch das Gewicht der Ladebrücke in ihre Ausgangsstellung zurück, bei der die Ladebrücke auf dem Fahrzeug aufliegt.
Nach einer andern Ausgestaltung der Erfindung ist der zur Einschaltung der Hebevorrichtung dienende Druckknopfschalter mit einer durch das Einschalten zugleich erregten Selbsthalte-Magnetspule versehen, die den betätigten Schalter bis zur zusätzlichen Betätigung eines der beiden Ausschalt-Druckknopfschalter entgegen der Kraft einer Feder in seiner Einschaltstellung festhält. Es genügt hienach also, dass der Lenker des Fahrzeuges einen kurzen Augenblick auf den Einschalt-Druckknopf drückt, wonach das Ausschwenken der Ladebrücke selbsttätig bis zu deren maximalen Ausschwenkung fortgesetzt wird.
Sollte es jedoch nicht notwendig sein, die Ladebrücke bis zur maximalen Ausschwenkstellung zu heben, so braucht der Lenker lediglich im gewünschten Augenblick den von Hand bedienbaren Ausschalt- Druckknopfschalter zu betäti- gen, wodurch die Abschaltung der Druckölpumpe und die Umsteuerung des Druckölkreislaufes im Sinne einer selbsttätigen Absenkung der Ladebrücke bei jeder beliebigen Stellung der Ladebrücke genauso her- beigeführt werden kann, als wenn diese sich in ihrer maximalen Ausschwenklage befinden würde.
Die erfindungsgemässe Steuerungsanordnung ermöglicht auch ein sogenanntes"Ausschütteln"der Ladebrücke, wenn dies z. B. bei feuchtem, lehmhaltigem Material erwünscht sein sollte. Nach Erreichen der maximalen Ausschwenkstellung ist es hiebei lediglich notwendig, den Einschalt-Druckknopfschal- ter jeweils unmittelbar nach dem Beginn des Absenkens der Ladebrücke erneut zu betätigen.
Ebenso kann ein solches"Ausschütteln"auch bei nicht voll ausgeschwenkter Ladebrücke vorgenommen werden, indem der Ausschalt- und der Einschalt-Druckknopfschalter mehrfach in der gewünschten Ladebrückenstellung abwechselnd betätigt werden.
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understen Zweig 25 zwischen dem Kontakt 32'desDruckknopfschalters 33 und der Anschlussstelle 35 des Ven- tils 21 des pneumatischen Systems.
Das hydraulische System der betriebsbereiten Steuerungsanordnung ist vollständig mit Öl gefüllt, so dass also der Druckzylinder 1 beiderseits des Arbeitskolbens 2 stets mit Öl angefüllt ist. Ebenso ist auch der Druckluftzylinder 22 bei betriebsbereitem Fahrzeug mit Druckluft von genügend hohem Druck ge- füllt, wie es bei solchen Anlagen ohnehin selbstverständlich ist.
Die beschriebene Steuerungsanordnung wirkt folgendermassen : Soll die Ladebrücke des Kipperfahr- zeuges zum Ausschütten des Ladegutes eingeschaltet werden, so wird zu diesem Zweck der Druckknopf- schalter 33 betätigt. Hiezu genügt ein kurzes Eindrücken des Druckknopfes, weil im Augenblick des
Schliessens der Kontakte 31, 31'und 32, 32'die Selbsthalte-Magnetspule 34 in den Stromkreis einge- schaltet und der Schalter dadurch entgegen der Kraft einer eingebauten Druckfeder 45 in der eingedrückten
Stellung festgehalten wird.
Bei dieser Einschaltstellung ist zugleich auch die Anschlussstelle 35 des Ven- tils 21 des pneumatischen Systems über die Kontakte 32, 32'des Druckknopfschalters 33 in den Strom- kreis eingeschaltet, wodurch die Druckluft aus dem Druckluftzylinder 22 über die Leitungen 20, 20'den
Betätigungszylindern 17 bzw. 18 der Druckölpumpe 8 bzw. des Umsteuerventils 9 zugeführt wird.
Die Druckluft bewirkt einerseits ein Ankuppeln der Druckölpumpe 8 an den Antriebsmotor des Kip- perfahrzeuges und anderseits ein derartiges Umsteuern des Umsteuerventils 9, dass das von der Drucköl- pumpe 8 geförderte Öl lediglich über die Leitung 12 zum Druckzylinder 1 gelangen kann und somit den
Arbeitskolben 2 aus der gezeigten Stellung in Richtung aus dem Zylinder heraus bewegt. Gleichzeitig bewirkt diese Steuerung des Umsteuerventils 9 eine Freigabe des Ölrückflusses aus dem vor dem Arbeits- kolben 2 befindlichen Zylinderraum des Druckzylinders 1 und die Leitung 13 zur Leitung 14 und dem Öl- vorratsbehälter 10, von dem das Öl in üblicher Weise durch die Leitung 15 zur Druckölpumpe 8 ange- saugt wird. Die entsprechenden Richtungen des Ölkreislaufes sind in der Zeichnung durch die ausgezogenen
Pfeile 46 angegeben.
Die Ladebrücke des Kipperfahrzeuges hebt sich bei der zunehmenden Auswärtsbewegung des Arbeits- kolbens 2 aus dem Druckzylinder 1 heraus bis zu ihrer am weitesten ausgeschwenkten Stellung, bei der der Hebelarm 6 der Hebevorrichtung gegen den Druckknopfschalter 41 anschlägt und diesen aus der dar- gestellten Normalstellung so weit betätigt, dass die Kontakte 42, 42' unterbrochen und nunmehr die Kontakte 40, 40' dieses Schalters verbunden werden. Die Unterbrechung der Kontakte'42, 42' hat zugleich eine
Unterbrechung des die Selbsthalte-Magnetspule 34 erregenden Stromkreises der Abzweigung 25'zur Folge, wodurch über das Ventil 21 auch die Druckluftzufuhr in die Leitungen 20, 20' abgesperrt und diese Leitungen zugleich (in nicht besonders dargestellter Weise) mit der freien Atmosphäre verbunden werden.
Anderseits wird aber durch die Verbindung der Kontakte 40, 40' des Druckknopfschalters 41 der Zweig 27 des Stromkreises eingeschaltet, wodurch das Ventil 21 über die Anschlussstelle 39 derart betätigt wird, dass die Druckluft jetzt durch die Leitungen 19, 19'zu den Betätigungszylindem 17 bzw. 18 gelangt, was einerseits einer Auskupplung der Druckölpumpe 8 und anderseits einer solchen Umschaltung des Umsteuerventils 9 entspricht, dass das Öl nunmehr ungehindert in Richtung der (in der Zeichnung gestrichelt dargestellten) Pfeile 47 strömen kann.
Da bei dieser Schaltung einem Rückfluss des unter dem Arbeitskolben 2 befindlichen Öles durch die Leitung 12 nach dem Umsteuerventil 9hinkeinWiderstand mehr entgegenwirkt und anderseits auch genügend Öl durch die Leitung 13 vom Umsteuerventil 9 nach dem Druckzylinder 1 hin gelangen kann, kann sich auch die Ladebrücke des Kipperfahrzeuges durch ihr Eigengewicht selbsttätig in ihre normale Auflagestellung auf dem Kipperfahrzeug absenken. Wesentlich ist, dass die Konstruktion des Druckknopfschalters 41 durch die dargestellte Ausbildung eine gleichzeitige Verbindung beider Kontaktpaare 40, 40' und 42, 42' ausschliesst, da sonst beide Anschlussstellen 33 und 39 des Ventils gleichzeitig an den Stromkreis der Fahrzeugbatterie 24 angeschlossen wären.
Da im übrigen sowohl die Auskupplung der Druckölpumpe 8 als auch die Umsteuerung des Umsteuerventils 9 nur einen kurzzeitigen Druckluftimpuls benötigen, ist es nicht erforderlich, dass der Druckknopfschalter 41 längere Zeit betätigt bleibt. Es genügt also die jeweilige Auskupplung bzw. Umsteuerung, die sich im Absenken der Ladebrücke auswirkt, woraufhin der Druckknopfschalter 41 mit der sich absenkenden Ladebrücke selbsttätig in seine dargestellte Ausgangsstellung zurückkehrenkann, bei der sich nunmehr auch die übrigen Teile des elektrischen Systems der Anlage wieder in der in der Zeichnung gezeigten Stellung befinden und die Anlage zur erneuten Inbetriebnahme bereit. ist.
Sollte es nicht erforderlich sein, die Ladebrücke bis in'ihre 2m weitesten ausladende Kippstellung zu schwenken, so braucht im gewünschten Augenblick lediglich der Druckknopfschalter 37 betätigt zu werden, wodurch einerseits der zur Anschlussstelle 35 des Ventils 21 führende Zweig 25 (und auch dessen
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Abzweigung 25') unterbrochen und anderseits der Zweig 26 über die miteinander verbundenen Kontakte 36, 36'des Druckknopfschalters 37 in den Stromkreis eingeschaltet wird. Auch dadurch wird nunmehr das Ventil 21 über die Anschlussstelle 39 betätigt und die genannte Druckluftumsteuerung bewirkt, durch welche die Druckölpumpe 8 ausgekuppelt und das Umsteuerventil 9 im Sinne eines selbsttätigen Absenkens der Ladebrücke umgesteuert wird.
Macht eine Beladung der Ladebrücke des Kipperfahrzeuges mit einem feuchten, leicht an der Ladebrücke haftenden Gut, z. B. feuchtem Lehm, ein"Ausschütteln"der gekippten Ladebrücke notwendig, so braucht nach der vollständigen Ausschwenkung der Ladebrücke lediglich der Druckknopfschalter 33 in kurzen Abständen aufeinanderfolgend mehrmals betätigt zu werden. Da die Anlage schon unmittelbar nach der Freigabe des selbsttätig gesteuerten Druckknopfschalters 41 wieder betriebsbereit ist, bewirkt ein solches Wiedereinschalten des Druckknopfschalters 33 ein sofortiges erneutes Ausschwenken auch schon dann, wenn sich die Ladebrücke aus ihrer ausgeschwenkten Stellung nur wenig abgesenkt haben sollte.
Aus dieser Wirkungsweise geht also hervor, dass das"Ausschütteln"beliebig oft wiederholt werden könnte.
Ein gleiches Ausschütteln der Ladebrücke lässt sich auch in allen andern Kippstellungen erreichen, wenn unmittelbar nach Betätigung des Ausschalt-Druckknopfschalters 37 wieder der Einschalt-Druckknopfschalter 33 und diese beiden Schalter abwechselnd so lange aufeinanderfolgend betätigt werden, bis die Ladebrücke genügend ausgeschüttelt ist.
Die Erfindung ist nicht an die Einzelheiten dieses Ausführungsbeispieles gebunden. Die Steuerungsanordnung könnte verschiedene Abwandlungen und Ausgestaltungen erfahren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektropneumatische Servovorrichtung zur Betätigung der hydraulischen Hebeeinrichtungen von Kippkraftwagen, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckölpumpe (8) und dem Umsteuerventil (9) Druckluftzylinder (17, 18) zugeordnet sind, die durch Rohrleitungen (19, 20, 23) mit dem Druckluftbehälter (22) mittels eines oder mehrerer elektrisch gesteuerter Ventile (21) verbunden sind, welche mit ihren An-
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25, 31, 31', 25', 43, 43',handbetätigbarer Drücker (33, 37) und eines selbsttätig vom Arbeitskolben (2) verschobenen Schalters (41) geöffnet und geschlossen werden.