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Die
Erfindung betrifft eine Lagerung einer Achse für eine mobile Arbeitsmaschine,
insbesondere ein Flurförderzeug,
wobei ein Achskörper
der Achse unter Zwischenschaltung zumindest eines elastischen Federelements,
insbesondere eines gummielastischen Federelements, an einem Fahrzeugkörper der
Arbeitsmaschine angeordnet ist.
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Eine
gattungsgemäße Lagerung
einer Achse für
ein als Flurförderzeug
(Gabelstapler) ausgebildete mobile Arbeitsmaschine ist aus der
DE 100 29 881 A1 bekannt.
Der Achskörper
der Achse ist hierbei über
mehrere am Umfang des Achskörpers
verteilte gummielastische Federelemente an einer Achsklammer des
Fahrzeugkörpers
befestigt.
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Die
gummielastischen Federelemente sind hierbei als Vollgummielemente
ausgebildet. Derartige Vollgummielemente weisen eine feste Einstellung der
Federeigenschaften auf und müssen
auf die maximale Belastung der Achse und somit die maximale Beladung
der Achse dimensioniert werden. Aufgrund dieser Auslegung bieten
die Vollgummielemente im Teillastbetrieb bei teilweiser Belastung
der Achse keine ausreichenden Federungseigenschaften der Achse und
somit keinen ausreichenden Fahrkomfort der Arbeitsmaschine. Durch
die Vollgummielemente ergeben sich somit belastungsabhängige Federungseigenschaften
der Achse.
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Zudem
sind die Dämpfungseigenschaften der
Vollgummielemente stark Materialabhängig. Darüber hinaus tritt bei einer
länger
andauernden hohen Belastung eine starke Erwärmung im Inneren der Vollgummielemente
auf, wodurch Beschädigungen oder
ein Versagen der Vollgummielemente bei einer andauernden hohen Belastung
auftreten können.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung
einer Achse der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu
stellen, die verbesserte Federungseigenschaften aufweist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass das Federelement mindestens einen mit Medium, insbesondere
mit einem Fluid, gefüllten
Hohlraum aufweist. Erfindungsgemäß weist das
Federelement zumindest einen Hohlraum auf, der mit einem Medium,
insbesondere Luft oder einem Fluid, gefüllt ist. Hierdurch ist es möglich, durch
eine Veränderung
der Vorspannung des in dem Hohlraum befindlichen Mediums die Federungseigenschaften des
Federelements an die Belastung und somit die Beladung der Achse
anzupassen und somit belastungs- und beladungsunabhängige Federungseigenschaften
der Achse zur Verfügung
zu stellen. Hierdurch können
sowohl bei unbelasteter Achse, im Teillastbetrieb bei teilweiser
Belastung der Achse als auch bei maximaler Belastung der Achse verbesserte
Federungseigenschhaften erzielt werden und somit ein verbesserter
Fahrkomfort der Arbeitsmaschine erzielt werden. Hierdurch wird möglich, unter
Beibehaltung der Fahrsicherheit die Fahrgeschwindigkeit der Arbeitsmaschine
zu erhöhen.
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Das
Federelement kann gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung einteilig ausgebildet sein und den Achskörper ringförmig umgeben,
wobei das Federelement mindestens einen Hohlraum, insbesondere mehrere über den
Umfang verteilte Hohlräume,
aufweist. Ein derartiges, mehrere Hohlräume aufweisendes Federelement,
das die Achse ringförmig
umgibt, ermöglicht
belastungs- und somit beladungsunabbhängige Federungseigenschaften
der Achse bei geringem Bauraumbedarf und günstigen Herstellkosten.
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Gemäß einer
weiteren besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist
das Federelement mehrteilig ausgebildet und weist mehrere über den
Umfang des Achskörpers
verteilte Federelemente auf, wobei jedes Federelement mit zumindest
einem Hohlraum versehen ist. Durch die mehrteilige Bauweise lässt sich
neben einem geringen Bauraumbedarf und geringen Herstellkosten auch
eine einfache Montage der Federelemente erzielen.
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Zweckmäßigerweise
steht der Hohlraum mit zumindest einem Speicherelement in Verbindung. Mit
einem Speicherelement kann auf einfache Weise die Federungseigenschaften
der Federelemente an die Belastung und somit die Beladung der Achse
angepasst werden.
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Besondere
Vorteile ergeben sich hierbei, wenn der Hohlraum mit einem ersten
Speicherelement und einem zweiten Speicherelement verbindbar ist,
wobei die Speicherelemente unterschiedlich hohe Fülldrücke aufweisen.
Hierdurch ist es möglich, ein
Speicherelement auf eine unbelastete Achse und ein Speicherelement
auf die maximal belastete Achse auszulegen, wodurch über den
gesamten Lastbereich der Achse von einer unbelasteten Achse bis
zu einer maximal belasteten Achse eine Federung mit verbesserten
Federungseigenschaften zur Verfügung
gestellt werden kann.
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Die
unterschiedlichen Fülldrücke der
Speicherelemente können
auf einfache Weise abgesichert und begrenzt werden, wenn dem ersten
Speicherelement und dem zweiten Speicherelement jeweils eine Druckbegrenzungseinrichtung
zugeordnet ist.
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Sofern
das auf den geringeren Fülldruck
vorgespannte Speicherelement über
ein Druckabschaltventil mit dem Hohlraum verbunden ist, kann sichergestellt
werden, dass bei einer geringen Belastung der Achse die Federung
der Achse über
dieses Speicherelement erzielt wird und die Verbindung dieses Speicherelements
mit dem Hohlraum bei zunehmender Belastung der Achse abgeschaltet
wird, um eine Federung der Achse über das auf einen höheren Fülldruck
vorgespannte Speicherelement zu ermöglichen.
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Mit
besonderem Vorteil ist zwischen dem Hohlraum und dem Speicherelement
eine Dämpfungseinrichtung
angeordnet. Mit einer Dämpfungseinrichtung
können
die Schwingungen beim Einfedern und Ausfedern der Achse verringert
werden, wodurch sich ein hoher Fahrkomfort ergibt.
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Die
Dämpfungseinrichtung
ist hierbei zweckmäßigerweise
als Drosseleinrichtung ausgebildet.
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Mit
besonderem Vorteil weist die Dämpfungseinrichtung
ein Dämpfungsmittel
für das
Einfedern der Achse und ein Dämpfungsmittel
für das
Ausfedern der Achse auf. Hierdurch können auf einfache Weise unterschiedliche
Dämpfungseigenschaften
für das
Einfedern und das Ausfedern der Achse erzielt werden.
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Das
Dämpfungsmittel
für das
Einfedern ist hierbei zweckmäßigerweise
von einer Drosseleinrichtung und einem in Richtung zum Speicherelement öffnenden
Sperrventil und das Dämpfungsmittel für das Ausfedern
von einer Drosseleinrichtung und einem in Richtung zum Hohlraum öffnenden
Sperrventil gebildet ist. Mit einem der jeweiligen Drosseleinrichtung
zugeordneten Sperrventil, beispielsweise einem Rückschlagventil, können auf
einfache Weise für
das Einfedern und das Ausfedern getrennte Dämpfungsmittel zur Verfügung gestellt
werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem Hohlraum
und dem Speicherelement ein Absperrmittel angeordnet. Mit einem Absperrmittel
kann auf einfache Weise die Verbindung des Hohlraumes mit dem Speicherelement
abgesperrt und somit die Federung der Achse abgeschaltet werden,
wodurch eine starre Einspannung der Achse erzielt werden kann. Hierdurch
ist bei einer Arbeitsmaschine in bestimmten Betriebszuständen eine
hohe Fahrsicherheit oder eine hohe Standsicherheit erzielbar, beispielsweise
durch das Abschalten der Federung der Achse bei hohen Kurvengeschwindigkeiten
oder bei einem Flurförderzeug
beim Anheben einer Last auf große
Hubhöhen.
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Das
Absperrmittel ist zweckmäßigerweise als
Schaltventil mit einer Durchflussstellung und einer Sperrstellung
ausgebildet. Mit einem Schaltventil kann auf einfache Weise die
Verbindung zwischen dem Hohlraum des Federelements und dem Speicherelement
zur Federung der Achse hergestellt bzw. zur starren Einspannung
der Achse abgesperrt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung ist das Absperrmittel
elektrisch betätigbar.
Das Absperrmittel kann hierdurch auf einfache Weise von einer elektronischen
Steuereinrichtung der Arbeitsmaschine angesteuert werden, um die
Achse in bestimmten Betriebszuständen
starr einzuspannen.
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Besondere
Vorteile ergeben sich, wenn der Hohlraum mit einer Pumpe verbindbar
ist. Hierdurch kann die Vorspannung der Hohlräume der Federelemente und somit
die Federung der Achse auf einfache Weise den verschiedenen Beladungszuständen und
somit Belastungszuständen
der Achse angepasst werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist eine Niveauregeleinrichtung
vorgesehen. Mit einer Niveauregeleinrichtung kann die Federung der
Achse automatisch den verschiedenen Belastungszuständen und
somit Beladungszuständen der
Achse angepasst werden.
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Die
Niveauregeleinrichtung ist gemäß einer zweckmäßigen Ausgestaltungsform
als Steuerventil ausgebildet, das die Verbindung des Hohlraumes
mit der Pumpe und einem Behälter
steuert.
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Mit
besonderem Vorteil ist das Federelement zur Führung der Achse vorgesehen.
Mittels der Federelemente kann die Achse, beispielsweise bei einer
Arbeitsmaschine eine Antriebsachse in Querrichtung der Arbeitsmaschine
und eine als Pendelachse ausgebildete Lenkachse in Längsrichtung
der Arbeitsmaschine, auf einfache Weise geführt werden, wodurch keine weiteren
Bauelemente zur Führung der
Achse erforderlich sind.
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Die
Federelemente können
diese Führungsaufgaben
der Achse mit geringem Bauaufwand übernehmen, wenn an dem Achskörper schulterförmige Ausnehmungen
ausgebildet sind, zwischen denen das Federelement angeordnet ist.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den
schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei
zeigt
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1 eine
erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Achslagerung,
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2a eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Achslagerung,
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2b einen
Schnitt entlang der Linie A-A der 2a,
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3 eine
erste Ausführungsform
eines Federelements,
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4 eine
zweite Ausführungsform
eines Federelements und
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5 eine
Weiterbildung der erfindungsgemäßen Achslagerung.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Lagerung
einer als Antriebsachse einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere
eines Flurförderzeugs,
ausgebildeten Achse 1 gezeigt. Die Achse 1 weist
einen als Achsrohr ausgebildeten Achskörper 2 auf, der an beiden
Enden mit einer Radnabe 3a, 3b zur Aufnahme eines
nicht mehr dargestellten Antriebsrades versehen ist. Die Achse 1 ist
mittels gummielastischer Federelemente 5, die bezüglich einer
vertikalen Mittelebene 4 der Achse 1 seitlich
und somit in Querrichtung der Arbeitsmaschine beabstandet sind,
an einem nicht mehr dargestellten Fahrzeugkörper der Arbeitsmaschine befestigt.
Die Federelemente 5 sind ringförmig ausgebildet und umschließen den
Achskörper 2.
Die Federelemente 5 sind mit zumindest einem Hohlraum 6 versehen,
der mit Luft oder einem Fluid gefüllt ist. Am Außenumfang
sind die Federelemente 5 mit einer nutförmigen Ausnehmung 9 versehen,
in der ein Trägerelement 7 angeordnet
ist. Durch eine geeignete Formgebung des Achskörpers 2 und der Federelemente 5,
beispielsweise am Achskörper 2 ausgebildete
schulterförmige
Ausnehmungen 8a, 8b, zwischen denen das Federelement 5a, 5b angeordnet
ist, kann die Achse 1 seitlich und somit in Querrichtung
der Arbeitsmaschine geführt
werden.
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In
den 2a und 2b ist
eine erfindungsgemäße Lagerung
einer als Lenkachse einer mobilen Arbeitsmaschine, insbesondere
eines Flurförderzeugs,
ausgebildeten Achse 1 gezeigt. Die Lenkachse ist um eine
in Längsrichtung
der Arbeitsmaschine verlaufende Pendelachse 10 an dem nicht mehr
dargestellten Fahrzeugkörper
gelagert. Der Achskörper 2 der
Lenkachse ist hierzu mit einem in Längsrichtung der Antriebsmaschine
verlaufenden Pendelzapfen versehen, der über gummielastische Federelemente 5,
die den Pendelzapfen ringförmig umschließen, an
dem Fahrzeugkörper
der Arbeitsmaschine befestigt ist. Die Federelemente 5 sind hierbei
bezüglich
einer vertikalen Mittelebene 4 der Achse in Längsrichtung
und somit in Längsrichtung der
Arbeitsmaschine beabstandet. Die Federelemente 5 können an
entsprechenden, nicht mehr dargestellten Ausnehmungen des Achskörpers 2 anliegen, um
eine Führung
der Achse 2 in Längsrichtung
zu ermöglichen.
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In
der 3 ist eine Draufsicht auf eine Lagerstelle der 1 bzw. 2a, 2b mit
einer ersten Ausführungsform
des Federelements 5 gezeigt. Das ringförmige, den Achskörper 2 umgebende
Federelement 5 weist einen mehrteiligen Aufbau aus beispielsweise
vier, gleichmäßig über den
Umfang des Achskörpers 2 verteilten Federelementen 5a, 5b, 5c, 5d auf,
die jeweils mit einem Hohlraum 6 versehen sind. Die Federelemente 5a, 5b, 5c, 5d liegen
am Innenumfang zwischen den schulterförmigen Ausnehmungen 8a, 8b am
Achskörper 2 an.
Am Außenumfang
sind die Federelemente 5a, 5b, 5c, 5d mit
jeweils einer nutförmigen
Ausnehmung 9 versehen, in der das ringförmige Trägerelement 7 angeordnet
ist, das die Federelemente 5a, 5b, 5c, 5d gegen
Verrutschen sichert.
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Anstelle
des mehrteiligen Aufbaus des Federelements 5 aus den Federelementen 5a, 5b, 5c, 5d gemäß 3 kann
das Federelement 5 – wie
in 4 gezeigt – als
einteiliges, ringförmiges
Federelement 5 ausgebildet sein, das mit mehreren über den
Umfang gleichmäßig verteilten
und voneinander getrennten Hohlräumen 6 versehen
ist.
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In
der 5 ist ein hydraulischer Schaltplan für eine erfindungsgemäße Achslagerung
gezeigt. Die Hohlräume 6 der
am Achskörper
beabstandeten Federelemente 5 stehen mit Druckmittelleitungen 15a, 15b in
Verbindung, die an ein Absperrmittel 16 angeschlossen sind.
Das Absperrmittel 16 steht weiterhin mit einer Druckmittelleitung 17 in
Verbindung und ist als Schaltventil 18, insbesondere elektrisch betätigtes Schaltventil,
mit einer Durchflussstellung 18a und einer Sperrstellung 18b ausgebildet.
In der Durchflussstellung 18a ist die Druckmittelleitung 17 mit
den Druckmittelleitungen 15a, 15b verbunden. In der
Sperrstellung 18b ist die Verbindung der Druckmittelleitung 17 mit
den Druckmittelleitungen 15a, 15b abgesperrt.
Das Schaltventil 18 ist mittels einer Feder in die Durchflussstellung 18a beaufschlagt
und kann bei einer Ansteuerung einer beispielsweise als Schaltmagnet
ausgebildeten Betätigungseinrichtung in
die Sperrstellung 18b beaufschlagt werden.
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Die
Druckmittelleitung 17 ist an den Ausgang einer Niveauregeleinrichtung 19 angeschlossen,
die die Verbindung der Druckmittelleitung 17 mit einer
zu einem Behälter 20 geführten Behälterleitung 21 bzw. einer
Förderleitung 22 einer
Pumpe 23 steuert. Die Niveauregeleinrichtung 19 ist
hierbei als Steuerventil 24 ausgebildet, dessen Gehäuse im Fahrzeugkörper angeordnet
ist und dessen Steuerschieber mit der Achse 1 in Wirkverbindung
steht.
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An
die Druckmittelleitung 17 ist mittels einer Leitung 25 ein
erstes Speicherelement 26 angeschlossen. Ein zweites Speicherelement 27 ist
mittels einer Leitung 28 an die Druckmittelleitung 17 angeschlossen.
Das Speicherelement 26 weist hierbei einen niedrigeren
Fülldruck
für eine
unter einer geringer Belastung stehende Achse, beispielsweise bei unbeladener
Arbeitsmaschine, und das Speicherelement 27 einen hohen
Fülldruck
für eine
unter einer hoher Belastung stehenden Achse auf, beispielsweise
bei maximal beladener Arbeitsmaschine.
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Die
Leitung 28 ist hierbei an die Leitung 25 angeschlossen,
wobei zwischen dem Anschluss der Leitung 28 an die Leitung 25 und
dem ersten Speicherelement 26 ein Druckabschaltventil 29 angeordnet
ist.
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In
der Leitung 25 ist zwischen dem Anschluss der Leitung 28 und
dem Anschluss der Druckmittelleitung 17 und somit dem Anschluss
an das Absperrmittel 16 eine Dämpfungseinrichtung 30 angeordnet.
Die Dämpfungseinrichtung 30 weist
ein Dämpfungsmittel 30a für das Einfedern
der Achse 1 und ein Dämpfungsmittel 30b für das Ausfedern
der Achse 1 auf. Das Dämpfungsmittel 30a ist
hierbei als Drosseleinrichtung 35a ausgebildet, der ein
in Richtung zu den Speicherelementen 26, 27 öffnendes Sperrventil 36a,
insbesondere ein Rückschlagventil, zugeordnet
ist. Das Dämpfungsmittel 30b ist
ebenfalls als Drosseleinrichtung 35b ausgebildet, der ein in
Richtung zu dem Absperrmittel 16 öffnendes Sperrventil 36b,
insbesondere ein Rückschlagventil, zugeordnet
ist.
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Zur
Absicherung ist der Förderleitung 22 der Pumpe 23 eine
als Druckbegrenzungsventil ausgebildete Druckbegrenzungseinrichtung 31 zugeordnet. Das
erste Speicherelement 26 ist mittels einer als Druckbegrenzungsventil
ausgebildeten Druckbegrenzungseinrichtung 32 abgesichert,
die an die Leitung 25 zwischen dem Druckabschaltventil 29 und dem
ersten Speicherelement 26 angeschlossen ist. Zur Absicherung
des zweiten Speicherelements 27 ist eine als Druckbegrenzungsventil
ausgebildete Druckbegrenzungseinrichtung 33 vorgesehen,
die der Leitung 28 zugeordnet ist.
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Die
erfindungsgemäßen Federelemente 5 ermöglichen
eine platzsparende und in der Herstellung günstige Federung einer Achse 1 mit
von der Belastung und somit der Beladung der Achse unabhängigen Federungseigenschaften.
Mittels des Absperrmittels 16 kann die Federung abgeschalten
und die Achse 1 zur Erhöhung
der Standsicherheit und Fahrsicherheit starr eingespannt werden.
Die Niveauregeleinrichtung 19 ermöglicht, die Federung der Achse 1 automatisch
auf die verschiedenen Belastungen der Achse 1 und somit
die unterschiedlichen Beladungen der Achse automatisch einzustellen.
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Durch
die erfindungsgemäßen Federelemente 5 ergibt
sich eine beladungsunabhängige
und niveauregulierte Federung einer Achse 2 einer Arbeitsmaschine,
insbesondere eines Flurförderzeugs, die
bei geringem Bauraumbedarf einen hohen Fahrkomfort und eine hohe
Fahrsicherheit sicherstellt und somit einen Betrieb der Arbeitsmaschine
bei erhöhter Fahrgeschwindigkeit
ermöglicht.