DE102021103902A1

DE102021103902A1 - Zylinder-Kolbenaggregat zum Kippen eines Fahrerhauses

Info

Publication number: DE102021103902A1
Application number: DE102021103902.9A
Authority: DE
Inventors: Sascha Toberer; Bernd Last; Manfred Wider; Matthias Renkert
Original assignee: WEBER HYDRAULIK GmbH; Weber Hydraulik GmbH Germany
Current assignee: WEBER HYDRAULIK GmbH; Weber Hydraulik GmbH Germany
Priority date: 2021-02-18
Filing date: 2021-02-18
Publication date: 2022-08-18

Abstract

Vorgeschlagen wird ein Zylinder-Kolbenaggregat (1) zum Kippen eines Fahrerhauses gegenüber einem Fahrgestell eines Lastkraftwagens zwischen einer ungekippten Fahrstellung und einer gekippten Wartungsstellung, umfassend einen Hydraulikzylinder (4) sowie einen Arbeitskolben (5) und eine mit dem Arbeitskolben (5) verbundene Hubstange (8), wobei der Hydraulikzylinder (4) entlang einer Längsachse einen Arbeitsabschnitt (7) aufweist, in welchem der Arbeitskolben (5) dichtend und durch einseitige Druckbeaufschlagung verschiebewirksam gelagert ist. Der Hydraulikzylinder (4) weist entlang der Längsachse einen an den Arbeitsabschnitt (7) angrenzenden Schwinghubabschnitt (6) auf, in welchem der Arbeitskolben (5) bei eingefahrener Hubstange (8) beweglich gelagert ist, wobei der Hydraulikzylinder (4) im Schwinghubabschnitt (6) einen gegenüber dem Arbeitsabschnitt (7) vergrößerten Innenquerschnitt aufweist, sodass der Arbeitskolben (5) ohne Druckbeaufschlagung eine reibungsreduzierte Relativbewegung gegenüber dem Hydraulikzylinder (4) ausführen kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Zylinder-Kolbenaggregat zum Kippen eines Fahrerhauses gegenüber einem Fahrgestell eines Lastkraftwagens zwischen einer ungekippten Fahrstellung und einer gekippten Wartungsstellung, umfassend einen Hydraulikzylinder sowie einen Arbeitskolben und eine mit dem Arbeitskolben verbundene Hubstange, wobei der Hydraulikzylinder entlang einer Längsachse einen Arbeitsabschnitt aufweist, in welchem der Arbeitskolben dichtend und durch einseitige Druckbeaufschlagung verschiebewirksam gelagert ist.
Bei modernen Lastkraftwagen sind wesentliche Elemente des Antriebsstranges sowie weiterer Fahrzeugkomponenten unterhalb des Fahrerhauses angeordnet. Dies erlaubt eine platzsparende Konstruktionsweise des Lastkraftwagens, erfordert allerdings eine Verlagerung des Fahrerhauses gegenüber dem Fahrgestell, um Zugang zu den unterhalb des Fahrerhauses angeordneten Komponenten zu erhalten. Zu diesem Zwecke wird das Fahrerhaus bekannter Lastkraftwagen zwischen einer Fahrstellung und einer Wartungsstellung gekippt.
Zur Erzeugung der Kippbewegung kommen üblicherweise Zylinder-Kolbenaggregate zum Einsatz, welche einen Hydraulikzylinder sowie einen dichtend im Hydraulikzylinder geführten Kolben umfassen. Die Hubstange ist einerseits mit dem Kolben und andererseits mit dem Fahrerhaus verbunden. Der Hydraulikzylinder ist hingegen mit dem Fahrgestell verbunden. Alternativ ist der Hydraulikzylinder mit dem Fahrerhaus verbunden, während die Hubstange mit dem Fahrgestell verbunden ist. In beiden Fällen ermöglicht eine Druckbeaufschlagung des Kolbens eine Kippbewegung des Fahrerhauses um eine Kippachse.
Zur Steigerung des Fahrkomforts ist es erwünscht, das Fahrerhaus in der ungekippten Fahrstellung relativ beweglich gegenüber dem Fahrgestell zu lagern. Dadurch können Bewegungen des Fahrgestells während der Fahrt, z.B. auf Grund von Fahrbahnunebenheiten, von dem Fahrerhaus mechanisch entkoppelt werden. Bei bekannten Zylinder-Kolbenaggregaten zum Kippen des Fahrerhauses hat dies jedoch zur Folge, dass der im Hydraulikzylinder gelagerte Kolben sich während der Fahrt entsprechend der Relativbewegung zwischen Fahrerhaus und Fahrgestell in einer sog. Schwinghubbewegung gegenüber dem Hydraulikzylinder verlagert. Diese Schwinghubbewegung geht mit Reibung zwischen dem Kolben und der Innenwandung des Hydraulikzylinders einher, welche unter anderem dazu führt, dass die Radialdichtungen des Kolbens verschlissen werden. Dadurch verringert sich die Lebensdauer des Zylinder-Kolbenaggregates. Zudem entsteht ein sog. Stick-Slip-Effekt, welcher sich darin äußert, dass die Schwinghubbewegung zwischen Kolben und Hydraulikzylinder durch einen sich wiederholenden, ruckartigen Wechsel zwischen Haft- und Gleitreibung geprägt ist. Dies beeinflusst die Relativbewegung zwischen Fahrerhaus und Fahrgestell und wird von Insassen des Fahrerhauses als unangenehm empfunden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, die Lebensdauer von Hydraulikaggregaten zum Kippen von Fahrerhäusern zu erhöhen und den Fahrkomfort in Lastkraftwagen zu verbessern. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Zylinder-Kolbenaggregat zum Kippen eines Fahrerhauses gegenüber einem Fahrgestell eines Lastkraftwagens zwischen einer ungekippten Fahrstellung und einer gekippten Wartungsstellung umfasst einen Hydraulikzylinder sowie einen Arbeitskolben und eine mit dem Arbeitskolben verbundene Hubstange, wobei der Hydraulikzylinder entlang einer Längsachse einen Arbeitsabschnitt aufweist, in welchem der Arbeitskolben dichtend und durch einseitige Druckbeaufschlagung verschiebewirksam gelagert ist.
Wesentlich ist, dass der Hydraulikzylinder entlang der Längsachse einen an den Arbeitsabschnitt angrenzenden Schwinghubabschnitt aufweist, in welchem der Arbeitskolben bei eingefahrener Hubstange beweglich gelagert ist, wobei der Hydraulikzylinder im Schwinghubabschnitt einen gegenüber dem Arbeitsabschnitt vergrößerten Innenquerschnitt aufweist, sodass der Arbeitskolben ohne Druckbeaufschlagung eine reibungsreduzierte Relativbewegung gegenüber dem Hydraulikzylinder ausführen kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Erkenntnis ist darin begründet, dass die Ausgestaltung zweier Querschnittsbereiche im Hydraulikzylinder es erlaubt, reibungsbedingte Nachteile bekannter Hydraulikaggregate zu reduzieren oder sogar vollständig zu vermeiden. Dabei dient der Arbeitsabschnitt des Hydraulikzylinders in an sich bekannter Weise dazu, den Arbeitskolben und die an ihm befestigte Hubstange hydraulisch zu verstellen. Vorzugsweise entsprechen die radialen Innenabmessungen des Hydraulikzylinders im Arbeitsabschnitt im Wesentlichen den radialen Abmessungen des Arbeitskolbens. Dadurch kann bedarfsweise ein hydraulisch gesteuertes Vor- oder Rückkippen des Fahrerhauses bewirkt werden.
Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung wird jedoch dadurch erreicht, dass der Arbeitskolben sich nicht dauerhaft im Arbeitsabschnitt des Hydraulikzylinders befindet, sondern insbesondere während der Fahrt, also in ungekippter Fahrstellung des Fahrerhauses, in den Schwinghubabschnitt des Hydraulikzylinders verlagerbar ist. Der Schwinghubabschnitt weist einen gegenüber dem Arbeitsabschnitt vergrößerten Innenquerschnitt auf. Dies führt dazu, dass der Arbeitskolben, im Vergleich zu seiner dichtenden Lagerung im Arbeitsabschnitt, innerhalb des Schwinghubabschnittes über seine radiale Außenfläche einen verringerten oder überhaupt keinen Kontakt zur Innenwandung des Hydraulikzylinders hat.
Führt das Fahrerhaus also während der Fahrt des Lastkraftwagens eine Relativbewegung gegenüber dem Fahrgestell aus, wird diese zwar in bekannter Weise auf eine Schwinghubbewegung zwischen Arbeitskolben und Hydraulikzylinder übertragen, allerdings entsteht hierbei eine nur geringe mechanische Reibung. Vorzugsweise lässt sich die mechanische Reibung vollständig vermeiden. Dadurch wird sowohl die Lebensdauer des Zylinder-Kolbenaggregates erhöht als auch die reibungsbedingten Einflüsse auf die Fahrerhausbewegung gemindert.
Damit der Arbeitskolben hydraulisch verstellt werden kann, muss dieser zunächst aus dem Schwinghubabschnitt in den Arbeitsabschnitt des Hydraulikzylinders verlagert werden. Dafür kann das Fahrerhaus beispielsweise mittels zusätzlicher Aktuatoren so weit gekippt werden, dass der Arbeitskolben durch die Bewegung des Fahrerhauses über die Hubstange aus dem Schwinghubabschnitt in den Arbeitsabschnitt gezogen wird. Im Arbeitsabschnitt ist der Arbeitskolben erfindungsgemäß dichtend gelagert, sodass die weitere Kippbewegung, wie an sich bekannt, vollständig hydraulisch erfolgen kann.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst das Zylinder-Kolbenaggregat einen Hilfsaktuator, welcher mit dem Arbeitskolben im Schwinghubabschnitt zusammenwirkend ausgebildet ist, um den Arbeitskolben vom Schwinghubabschnitt in den Arbeitsabschnitt zu verlagern.
Der Hilfsaktuator kann in Form eines mechanischen, elektrischen und/oder pneumatischen Aktuators ausgestaltet sein, welcher vorzugsweise stirnseitig am Zylinder-Kolbenaggregat angeordnet ist. Dabei umfasst der Hilfsaktuator ein entlang der Längsachse des Hydraulikzylinders verstellbares Kontaktelement, welches in den Schwinghubabschnitt des Hydraulikzylinders hineinragt. Durch Betätigung des Hilfsaktuators führt das Kontaktelement eine Verstellbewegung entlang der Längsachse durch und drängt dabei den Arbeitskolben aus dem Schwinghubabschnitt in den Arbeitsabschnitt.
Der Hilfsaktuator befindet sich in der ungekippten Fahrstellung des Fahrerhauses in einer Grundstellung, bei der das Kontaktelement vollständig eingefahren ist und die Schwinghubbewegung des Arbeitskolbens im Schwinghubabschnitt nicht beeinflusst. Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Verstellung des Hilfsaktuators im Schwinghubabschnitt kraft- und/oder weggesteuert erfolgt. Ein erreichbarer Vorteil dieser vorteilhaften Weiterbildung ist, dass neben dem Zylinder-Kolbenaggregat keine zusätzlichen Aktuatoren vorgesehen sein müssen, um das Fahrerhaus in eine Kippbewegung versetzten zu können. Dies führt zu einer insgesamt kompakten Bauweise des Zylinder-Kolbenaggregates.
Vorzugsweise weisen der Hilfsaktuator und der Arbeitskolben zwei zueinander korrespondierende Lagerelemente auf, um den Arbeitskolben im Schwinghubabschnitt beweglich zu lagern.
Die Lagerelemente sind vorzugsweise in Form eines Gleitzapfens und einer Gleitbohrung ausgestaltet, wobei der Gleitzapfen an einer dem Arbeitskolben zugewandten Seite des Hilfsaktuators angeordnet sein kann, während die Gleitbohrung am Arbeitskolben ausgestaltet ist. Vorzugsweise entspricht die Länge des Gleitzapfens im Wesentlichen der Länge des Schwinghubabschnittes des Hydraulikzylinders. Befindet sich der Hilfsaktuator in seiner Grundstellung, ragt der Gleitzapfen in den Schwinghubabschnitt und erlaubt eine zentrierte Lagerung des Arbeitskolbens im gesamten Schwinghubabschnitt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Hilfsaktuator einen hydraulischen Hilfskolben, welcher mit einer hydraulisch wirksamen Fläche einem Hilfskolbenraum zugewandt ist, wobei der Hilfskolbenraum mit einer Pumpenvorrichtung verbindbar ist, um den Hilfskolben im Schwinghubabschnitt hydraulisch zu verstellen und den Arbeitskolben vom Schwinghubabschnitt in den Arbeitsabschnitt zu verlagern.
Der Hilfskolbenraum ist ein Druckraum, welcher in den Hydraulikzylinder integriert oder als Bestandteil eines vom Hydraulikzylinder getrennt ausgeführten Hilfsaktuators stirnseitig an dem Hydraulikzylinder angeordnet sein kann. Der Hilfskolbenraum ist einseitig durch den beweglich gelagerten Hilfskolben begrenzt, sodass dieser durch Druckbeaufschlagung des Hilfskolbenraums in dem Schwinghubabschnitt hinein verstellbar ist. Hierfür kommt eine Pumpenvorrichtung zum Einsatz, welche eine oder mehrere Hydraulikpumpen umfassen kann. Der Hilfskolben weist vorzugsweise auf einer der hydraulisch wirksamen Fläche abgewandten Seite eine Kontaktfläche auf, die zur mechanischen Verlagerung des Arbeitskolbens im Schwinghubabschnitt dient.
Der Vorteil eines hydraulischen Hilfsaktuators ist darin zu sehen, dass sowohl die Verstellung des Hilfskolbens im Schwinghubabschnitt als auch die Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt vollständig hydraulisch, vorzugsweise mit nur einer Hydraulikpumpe, erfolgen kann. Hierdurch verringert sich die technische Komplexität des Zylinder-Kolbenaggregates.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Hilfskolben als ein innerhalb des Schwinghubabschnittes dichtend gelagerter Scheibenkolben ausgestaltet und der Hilfskolbenraum radial durch den Hydraulikzylinder im Schwinghubabschnitt begrenzt.
Gemäß vorstehend beschriebener Weiterbildung des Zylinder-Kolbenaggregates ist der Hilfskolbenraum integral durch die Innwandung des Hydraulikzylinders gebildet. Der Scheibenkolben begrenzt den Hilfskolbenraum einseitig durch eine hydraulisch wirksame Fläche. Die radialen Abmessungen des Scheibenkolbens entsprechen dabei im Wesentlichen denen der Innenwandung des Hydraulikzylinders im Schwinghubabschnitt, sodass der Scheibenkolben an der Innenwandung des Hydraulikzylinders geführt ist. Vorzugsweise ist der Hilfskolbenraum durch einen Zylinderdeckel des Hydraulikzylinders abgeschlossen, wobei der Zylinderdeckel einen Hydraulikanschluss aufweist, über welchen der Hilfskolbenraum mit der Pumpenvorrichtung verbindbar ist, um den Scheibenkolben innerhalb des Schwinghubabschnittes hydraulisch zu verstellen.
In einer alternativen Weiterbildung des Zylinder-Kolbenaggregates ist der Hilfskolben als ein Tauchkolben ausgestaltet, welcher in einem an den Schwinghubabschnitt angrenzenden Tauchkolbenzylinder dichtend gelagert ist, wobei der Hilfskolbenraum radial durch den Tauchkolbenzylinder begrenzt ist.
In der vorstehend beschriebenen Weiterbildung liegt eine Differenzialbauweise des Zylinder-Kolbenaggregates vor, bei der der Tauchkolbenzylinder als vorzugsweise eigenständige Komponente, stirnseitig am Hydraulikzylinder angeordnet ist und dessen Tauchkolben in den Schwinghubbereich des Hydraulikzylinders hineinragt. Vorzugsweise ersetzt der Tauchkolbenzylinder einen gewöhnlichen Zylinderdeckel des Hydraulikzylinders. In an sich bekannter Weise weist der Tauchkolbenzylinder lediglich einen Druckraum auf. Dieser stellt den Hilfskolbenraum des Zylinder-Kolbenaggregates dar.
Zur Verlagerung des Tauchkolbens wird der Hilfskolbenraum durch die Pumpenvorrichtung mit Hydraulikfluid befüllt und dadurch mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Der Tauchkolben ist vorzugsweise stabförmig ausgestaltet und weist insbesondere im Vergleich zum Scheibenkolben eine kleinere hydraulisch wirksame Fläche auf.
Erreicht der Arbeitskolben durch seine Verstellung mittels Hilfskolben den Arbeitsabschnitt, ist der Arbeitskolben erfindungsgemäß dichtend in diesem gelagert. In der Ausgestaltung des Hilfskolbens als Scheibenkolben ist der mit hydraulischem Druck beaufschlagte Hilfskolbenraum allerdings dichtend durch den Scheibenkolben von der hydraulisch wirksamen Kolbenfläche des Arbeitskolbens getrennt. In der Ausgestaltung des Hilfskolbens als Tauchkolben ist der Hilfskolbenraum innerhalb des Tauchkolbenzylinders ebenfalls dichtend von dem Arbeitskolben im Arbeitsabschnitt getrennt. Eine weitere Beaufschlagung des Hilfskolbenraums mit hydraulischem Druck erlaubt also grundsätzlich keine Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist daher die Pumpenvorrichtung über eine Förderleitung mit dem Hydraulikzylinder im Arbeitsabschnitt verbindbar, vorzugsweise in einem an den Schwinghubabschnitt angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes, um den Arbeitskolben im Arbeitsabschnitt über eine dem Hilfsaktuator zugewandte Kolbenfläche mit Druck zu beaufschlagen und hydraulisch zu verstellen.
Die Förderleitung ist vorzugsweise außerhalb des Hydraulikzylinders als eigenständige Hydraulikleitung ausgestaltet und erlaubt eine direkte hydraulisch wirksame Verbindung zwischen der Pumpenvorrichtung und der Kolbenfläche des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt. Zur Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt muss somit kein weiteres Hydraulikmittel in den Hilfskolbenraum gefördert werden. Stattdessen erlaubt es die Förderleitung, das Hydraulikmittel mit geringen Druckverlusten unmittelbar in einen Bereich des Arbeitsabschnittes zu fördern, in welchem der Arbeitskolben sich unmittelbar nach Verlassen des Schwinghubbereiches und bei Eintritt in den Arbeitsabschnitt befindet. Vorzugsweise weist der Hydraulikzylinder in einem an den Schwinghubabschnitt angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes hierfür einen Hydraulikanschluss auf.
Wenn der Hilfskolben als Scheibenkolben ausgeführt ist, wird auch in dieser Weiterbildung des Zylinder-Kolbenaggregates zwischen dem Scheibenkolben und der Kolbenfläche der erforderliche Druckraum gebildet, um den Arbeitskolben im Arbeitsabschnitt zu verstellen. Wenn der Hilfskolben als Tauchkolben ausgeführt ist, dichtet dieser aufgrund seines geringen Durchmessers auch bei maximal erreichter Hubhöhe den Arbeitsabschnitt nicht vom Schwinghubabschnitt. Deshalb wird der Druckraum, der erforderlich ist, um des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt zu verstellen, durch die Kolbenfläche des Arbeitskolbens sowie der Innenwandung des Hydraulikzylinders im Schwinghubabschnitt gebildet.
Zusätzlich oder alternativ ist der Hilfskolbenraum in einer vorteilhaften Weiterbildung über eine Überströmleitung mit dem Hydraulikzylinder im Arbeitsabschnitt, vorzugsweise in dem an den Schwinghubabschnitt angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes, verbindbar, um den Arbeitskolben im Arbeitsabschnitt über eine dem Hilfsaktuator zugewandte Kolbenfläche mit Druck zu beaufschlagen und hydraulisch zu verstellen.
Erreicht der Hilfskolben in dem Schwinghubabschnitt seine maximale Hubhöhe, kann zur Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt die bereits bestehende hydraulische Verbindung zwischen der Pumpenvorrichtung und dem Hilfskolbenraum beibehalten werden und der Hilfskolbenraum weiter mit Hydraulikfluid befüllt werden. Über die Überströmleitung gelangt das Hydraulikfluid in einen Bereich des Hydraulikzylinders, welcher hydraulisch wirksam mit der Kolbenfläche des Arbeitskolbens verbunden ist. Durch Erhöhung des hydraulischen Druckes im Hilfskolbenraum kann somit auf einfache Weise eine weitere Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt bewirkt werden.
Vorzugsweise ist die Überströmleitung als Hydraulikleitung ausgestaltet, welche außerhalb des Hydraulikzylinders angeordnet ist. Es ist ebenso denkbar, dass die Überströmleitung in den Hilfskolben und/oder in die Wandung des Hydraulikzylinders integriert ist.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist in der Förderleitung und/oder in der Überströmleitung jeweils ein Sperrventil, insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet, welches durch einen hydraulischen Druck in dem Hilfskolbenraum und/oder durch einen Pumpendruck entsperrbar ist.
Das Sperrventil kann alleinstehend oder innerhalb einer Ventilgruppe mit weiteren Ventilen angeordnet sein. In der Ausführungsform als alleinstehendes Sperrventil kann dieses, je nachdem ob es in der Überströmleitung oder der Förderleitung angeordnet ist, unmittelbar durch den in der entsprechenden Leitung herrschenden Druck entsperrt werden. Es ist ebenfalls möglich, dass das Sperrventil zusätzlich eine Steuerleitung aufweist. Einerseits ist das Sperrventil durch den Druck in der zu entsperrenden Leitung, welcher dem Druck im Hilfskolbenraum oder dem Pumpendruck entspricht, sowie andererseits durch den Druck in der Steuerleitung, welcher dem jeweils anderen Druck, also dem Pumpendruck bzw. dem Druck im Hilfskolbenraum entspricht, entsperrbar. Letztere Ausführungsform ist beispielsweise dann denkbar, wenn die Steuerleitung mit dem Hilfskolbenraum verbindbar ist indem ein Steueranschluss erst freigegeben wird, wenn der Hilfskolben durch hydraulische Verstellung einen konstruktiv festgelegten Grenzhub, etwa bei maximaler Hubhöhe, erreicht.
Durch das Sperrventil wird ein Rückströmen des Hydraulikfluides aus dem Arbeitsabschnitt während des Ausfahrens der Hubstange auf einfache Weise vermieden. In der vorteilhaften Ausführung als Rückschlagventil, weist das Sperrventil eine von dem Hilfskolbenraum oder von der Pumpenvorrichtung weisende Durchlassrichtung auf.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist zum Ausfahren der Hubstange ein Hydrauliktank mit dem Hydraulikzylinder im Arbeitsabschnitt, vorzugsweise im Bereich eines stirnseitigen Führungsstückes, verbindbar, um ein verdrängtes Hydraulikmittel aus dem Hydraulikzylinder strömen zu lassen, wobei zwischen dem Arbeitsabschnitt und dem Hydrauliktank mindestens eine Drossel angeordnet ist, um einen austretenden Hydraulikmittelstrom zu verlangsamen.
Der Hydrauliktank kann in an sich bekannter Weise ausgestaltet sein und dient als Drucksenke des hydraulischen Systems, in dem das Zylinder-Kolbenaggregat betrieben wird. Das Führungsstück schließt den Hydraulikzylinder stirnseitig dichtend ab und begrenzt dabei den Arbeitsabschnitt. Ferner dient das Führungsstück zum Lagern der Hubstange.
Die Anordnung der Drossel zwischen dem Arbeitsabschnitt und dem Hydrauliktank beruht auf der Erkenntnis der Anmelderin, dass die Kippbewegung des Fahrerhauses in mindestens zwei unterschiedliche Phasen eingeteilt werden kann, welche durch unterschiedliche Kraftverhältnisse charakterisiert sind.
In einer ersten Phase des Kippvorganges wird der Fahrerhausschwerpunkt zunächst in vertikaler Richtung von einer ungekippten Ausgangslage, entgegen der Schwerkraft, bis zu einem oberen Totpunkt angehoben. Dabei wird das Fahrerhaus aktiv durch die Hubstange bewegt.
In einer zweiten Phase des Kippvorgangs wird der Kippwinkel, nachdem der Fahrerhausschwerpunkt den oberen Totpunkt erreicht hat, weiter vergrößert.
Dadurch senkt sich der Fahrerhausschwerpunkt von dem oberen Totpunkt zu einer gekippten Endlage herab. In ihrer vertikalen Lage kann die gekippte Endlage des Fahrerhausschwerpunktes der ungekippten Ausgangslage entsprechen oder sich von dieser unterscheiden. In der zweiten Phase bewegt sich das Fahrerhaus somit in Richtung der Schwerkraftwirkung, sodass bei Durchführung der Kippbewegung eine Zugkraft auf die Hubstange ausgeübt wird. Damit die zweite Phase des Kippens, welche auch als „Fallen“ bezeichnet wird, nicht unkontrolliert verläuft, dient die Drossel durch Verlangsamung des verdrängten Hydraulikmittelstroms als hydraulisch wirkende Bremse. Dadurch kann die Fallgeschwindigkeit des Fahrerhauses reduziert werden. Dadurch werden etwaig andere vorhandene mechanische Bremsen entlastet und ein sicheres Kippen des Fahrerhauses ermöglicht.
Die obige Beschreibung der Kippbewegung ist sowohl für die Durchführung eines Vorkippens, also einer Kippbewegung von der Fahrstellung in die Wartungsstellung, als auch in umgekehrter Richtung für ein Rückkippen gültig.
In einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Zylinder-Kolbenaggregat mindestens einen Nachsaugverhinderer auf, welcher hydraulisch in Reihe zu der Drossel zwischen dem Hydraulikzylinder und dem Hydrauliktank angeordnet ist und einen einstellbaren Mindestnachsaugdruck aufweist.
Der Nachsaugverhinderer kann in Form zweier parallel geschalteter Rückschlagventile mit entgegengesetzt gerichteten Durchlassrichtungen ausgestaltet sein. Die Anordnung der Nachsaugverhinderer erlaubt es, insbesondere bei der Durchführung der Schwinghubbewegung, ein Nachströmen von bereits verdrängtem Hydraulikfluid in den Hydrauliktank zu vermeiden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Pumpenvorrichtung zum Einfahren der Hubstange mit dem Hydraulikzylinder im Arbeitsabschnitt, vorzugsweise in einem Bereich eines Führungsstückes, verbindbar, um eine der Hubstange zugewandte Ringfläche des Arbeitskolbens mit Druck zu beaufschlagen und den Arbeitskolben im Arbeitsabschnitt zu hydraulisch verstellen.
Mit vorstehend beschriebener Weiterbildung des Zylinder-Kolbenaggregates kann die Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt gegenüber einer Ausfahrbewegung der Hubstange auf einfache Weise umgekehrt werden, um das Fahrerhaus aus der gekippten Wartungsstellung in eine ungekippte Fahrstellung zurück zu kippen. Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Pumpenvorrichtung eine Mehrzahl an Pumpen umfasst, welche wahlweise einzeln betrieben werden können, um die Hubstange aus- oder einzufahren. Vorzugsweise ist zum Einfahren der Hubstange derselbe Anschluss des Hydraulikzylinders verwendbar, welcher auch dazu genutzt wird, verdrängtes Hydraulikmittel beim Ausfahren der Hubstange aus dem Hydraulikzylinder strömen zu lassen. Ein Ventil kann dazu vorgesehen sein, diesen Anschluss wahlweise mit der Pumpenvorrichtung oder mit dem Hydrauliktank zu verbinden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden beim Einfahren der Hubstange der Arbeitskolben und der Hilfskolben durch Druckbeaufschlagung des Arbeitskolbens bis in eine Grundstellung des Hilfskolbens gemeinsam hydraulisch verstellt. Das von dem Hilfskolben verdrängte Hydraulikmittel strömt über eine entsprechende Tankleitung zurück in den Hydrauliktank, wobei der Hydraulikmittelstrom vorzugsweise durch die Drossel gedrosselt ist und die Drossel höchstvorzugsweise hydraulisch in Reihe zu dem Nachsaugverhinderer geschaltet ist.
Bei einfahrender Hubstange wird der Arbeitskolben dichtend in dem Arbeitsabschnitt verstellt. Dabei verdrängt der Arbeitskolben über seine Kolbenfläche Hydraulikmittel und erzeugt einen hydraulischen Druck, welcher auf den Hilfskolben wirkt, sodass dieser aus einem ausgefahrenen Zustand bei maximaler Hubhöhe wieder bis in seine Grundstellung zurückgedrängt wird. Somit bewirkt eine Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt bei einfahrender Hubstange auch eine rein hydraulische Verstellung des Hilfskolbens, ohne dass ein mechanischer Kontakt zwischen dem Arbeitskolben und dem Hilfskolben erforderlich ist.
In der Ausgestaltung des Zylinder-Kolbenaggregates mit einer Überström-/ oder Förderleitung verhindert das Sperrventil, dass Hydraulikmittel aus dem Arbeitsabschnitt des Hydraulikzylinders entweicht, ohne eine Verstellung des Hilfskolbens zu bewirken. Für die Verstellung des Hilfskolbens wird der Hilfskolbenraum mit dem Hydrauliktank verbunden, sodass ein durch den Hilfskolben verdrängter Hydraulikmittelstrom in den Hydrauliktank strömen kann. Vorzugsweise ist dieser Hydraulikmittelstrom durch die Drossel gedrosselt, um den Hydraulikmittelstrom zu verlangsamen und eine Fallbewegung des Fahrerhauses beim Rückkippen hydraulisch zu bremsen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist in der Grundstellung des Hilfskolbens der Hydrauliktank mit dem Hydraulikzylinder im Schwinghubabschnitt und/oder im Arbeitsabschnitt, vorzugsweise in einem an den Schwinghubabschnitt angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes, verbunden. Somit kann weiteres durch die Hubstange verdrängtes Hydraulikmittel zurück in den Hydrauliktank strömen. Der Hydraulikmittelstrom ist vorzugsweise durch die Drossel gedrosselt. Weiter bevorzugt ist die Drossel hydraulisch in Reihe zu dem Nachsaugverhinderer geschaltet.
Wenn der Hilfskolben sich in seiner Grundstellung befindet, weist der Hilfskolbenraum konstruktiv bedingt ein Minimalvolumen auf, das nicht durch weitere Verstellung des Hilfskolbens verringert werden kann. In diesem Zustand ist es jedoch denkbar, die Einfahrbewegung der Hubstange nicht beendet ist und daher weiteres Hydraulikmittel aus dem Hydraulikzylinder verdrängt werden muss. Das zu verdrängende Volumen des Hydraulikmittels entspricht in etwa demselben Volumen, welches ein in den Hydraulikzylinder eindringender Abschnitt der Hubstange in Anspruch nimmt.
Bei der Ausführungsform, bei der der Hydrauliktank mit dem Arbeitsabschnitt verbunden ist, ist es vorteilhaft, wenn derselbe Anschluss des Hydraulikzylinders genutzt wird, der auch zur hydraulischen Verstellung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt zum Ausfahren der Hubstange genutzt wird. In diesem Fall kann ein Ventil dazu vorgesehen sein, um den besagten Anschluss wahlweise zum Ausfahren der Hubstange mit einer Druckquelle oder zum Einfahren der Hubstange mit dem Hydrauliktank zu verbinden.
Bei der Ausführungsform, bei der der Hydrauliktank mit dem Schwinghubabschnitt verbunden ist, ist vorzugsweise ein Anschluss am Hydraulikzylinder vorgesehen, welcher erst freigelegt ist, sobald der Hilfskolben seine Grundstellung erreicht oder sich im Bereich der Grundstellung befindet. Dadurch kann sichergestellt werden, dass Hydraulikmittel erst dann aus dem Schwinghubabschnitt strömt, wenn der Hilfskolbenraum tatsächlich seine Grundstellung erreicht hat und der Hilfskolbenraum auf sein Minimalvolumen komprimiert ist.
Es liegt im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass der Hilfskolbenraum bereits während der Verlagerung des Arbeitskolbens im Arbeitsabschnitt bei einfahrender Hubstange mit dem Hydrauliktank verbunden wird.
Die Drosselung des austretenden Hydraulikmittelstroms erlaubt in bereits erläuterter Weise eine sichere Kippbewegung des Fahrerhauses.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist mindestens ein Absperrventil zwischen dem Hydrauliktank und dem Hydraulikzylinder im Schwinghubabschnitt und/oder zwischen dem Hydrauliktank und dem Hydraulikzylinder im Arbeitsabschnitt angeordnet, wobei das Absperrventil hydraulisch über einen Betriebsdruck der Pumpenvorrichtung und/oder mechanisch über ein Betätigungselement des Hilfskolbens, insbesondere in der Grundstellung des Hilfskolbens, entsperrbar ist.
In der hydraulisch betätigten Ausführungsform des Ablassventils weist dieses vorzugsweise eine Steuerleitung auf. Diese kann druckseitig unmittelbar mit der Pumpenvorrichtung und/oder mit einem Druckraum des Zylinder-Kolbenaggregates verbunden sein, welcher seinerseits mit der Pumpenvorrichtung verbunden ist. Dadurch kann eine Entsperrung des Absperrventils immer dann erfolgen, wenn die Pumpenvorrichtung zum Einfahren der Hubstange betrieben wird. Somit lässt sich das Ablassventil in einfacher Weise selbsttätig steuern.
In der mechanisch betätigten Ausführungsform des Ablassventils, welche alleine oder in Kombination mit der druckbetätigten Ausführung des Ablassventils realisiert sein kann, kann das Absperrventil in einfacher Weise bodenseitig am Hydraulikzylinder angeordnet sein. Wird der Hilfskolben durch die einfahrende Hubstange in seine Grundstellung gedrängt, betätigt dieser über sein Betätigungselement, welches in als Stift ausgestaltet sein kann, das Ablassventil, um ein weiteres Ausströmen des verdrängten Hydraulikmittels zu ermöglichen.
Weitere bevorzugte Merkmale und Ausführungsformen sind des erfindungsgemäßen Zylinder-Kolbenaggregates werden im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren erläutert.
Es zeigen:

1 einen Lastkraftwagen mit einem Fahrerhaus in gekippter Wartungsstellung und in ungekippter Fahrstellung;
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Zylinder-Kolbenaggregates während des Ausfahrvorgangs einer Hubstange;
3 das erste Ausführungsbeispiel eines Zylinder-Kolbenaggregates während des Einfahrvorganges der Hubstange;
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Zylinder-Kolbenaggregates während des Ausfahrvorganges einer Hubstange;
5 das zweite Ausführungsbeispiel des Zylinder-Kolbenaggregates während des Einfahrvorganges der Hubstange;
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Zylinder-Kolbenaggregates während des Ausfahrvorganges einer Hubstange;
7 das drittes Ausführungsbeispiel des Zylinder-Kolbenaggregates während des Einfahrvorganges der Hubstange;

1 zeigt den vorderen Teil eines Lastkraftwagens, der mit einem Zylinder-Kolbenaggregat 1 ausgestattet ist, um ein Fahrerhaus 2 gegenüber einem Fahrgestell 3 zwischen einer Fahrstellung (durchgehende Konturlinien) und einer Wartungsstellung (gestrichelte Konturlinien) zu kippen.
Das Zylinder-Kolbenaggregat 1 umfasst einen Hydraulikzylinder, in dem ein Arbeitskolben beweglich gelagert ist und mit einer Hubstange verbunden ist. Die Hubstange ist mit dem Fahrerhaus 2 verbunden, während der Hydraulikzylinder mit dem Fahrgestell 3 verbunden ist.
Während der Fahrt verursachen Fahrbahnunebenheiten Relativbewegungen zwischen dem Fahrgestell 3 und dem Fahrerhaus 2. Diese Relativbewegungen werden unmittelbar auf eine Relativbewegung (auch: Schwinghubbewegung) zwischen dem Arbeitskolben und dem Hydraulikzylinder des Zylinder-Kolbenaggregates 1 übertragen. Bei bekannten Zylinder-Kolbenaggregaten führt diese Schwinghubbewegung zu einer Reibung zwischen dem Arbeitskolben und dem Hydraulikzylinder. Dadurch werden insbesondere die Radialdichtungen des Arbeitskolbens übermäßig beansprucht und abgenutzt. Mit dem nachfolgend erläuterten Zylinder-Kolbenaggregaten lässt sich dieser Nachteil jedoch vollständig vermeiden. Dafür weist das Zylinder-Kolbenaggregat 1 die in den 2 und 3 oder die in den 4 und 5 oder die in den 6 und 7 beispielhaft gezeigte Bauweise auf.
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel des Zylinder-Kolbenaggregates 1 in den Stellungen a)-e), in denen das Zylinder-Kolbenaggregat 1 eine Kippbewegung des Fahrerhauses aus einer ungekippten Fahrstellung in eine gekippte Wartungsstellung bewirkt.
Das Zylinder-Kolbenaggregat 1 umfasst einen Hydraulikzylinder 4, in dem ein Arbeitskolben 5 zwischen einem Schwinghubabschnitt 6 und einem Arbeitsabschnitt 7 verstellbar beweglich ist. Eine Hubstange 8 ist mit dem Arbeitskolben 5 verbunden und am Hydraulikzylinder 4 stirnseitig durch ein Führungsstück 9 dichtend geführt.
In der in 2 gezeigten Stellung a) befindet sich der Arbeitskolben 5 im Schwinghubabschnitt 6 des Hydraulikzylinders 4. Der Arbeitskolben 5 sowie der Hydraulikzylinder 4 im Schwinghubabschnitt 6 sind im Querschnitt kreisrund ausgestaltet, wobei der Durchmesser des Hydraulikzylinders 4 im Schwinghubabschnitt 6 größer ist als der Durchmesser des Arbeitskolbens 5. Dies führt dazu, dass zwischen dem Arbeitskolben 5 und der Innenwandung des Hydraulikzylinders 4 im Schwingungsabschnitt 6 kein mechanischer Kontakt besteht, sodass der Arbeitskolben 5 innerhalb des Schwinghubabschnittes 6 nahezu ohne mechanische Haft- und/oder Gleitreibung verstellbar ist. Dadurch werden. Stick-Slip-Effekte im Schwinghubabschnitt 6 vollständig vermieden und der im Fahrerhaus spürbare Fahrkomfort gesteigert.
Der Arbeitskolben 5 weist eine Gleitbohrung 10 auf, welche sich im gezeigten Ausführungsbeispiel bis in die Hubstange 8 erstreckt und der Lagerung des Arbeitskolbens 5 im Schwinghubabschnitt 6 dient. Ein im Schwinghubabschnitt 6 dichtend gelagerter Scheibenkolben 11 weist einen zu der Gleitbohrung 10 korrespondierenden Gleitzapfen 12 auf. Dieser ist an dem Scheibenkolben 11 an einer Seite angeordnet, die dem Arbeitskolben 5 zugewandt ist. Befindet sich der Arbeitskolben 5 im Schwinghubabschnitt 6, greift der Gleitzapfen 12 in die Gleitbohrung 10, sodass der Arbeitskolben 5 vollkommen ohne mechanischen Kontakt zum Hydraulikzylinder 4 geführt ist. Dies ermöglicht eine reibungsarme Schwinghubbewegung, bei der insbesondere die Radialdichtungen (nicht gezeigt) des Arbeitskolbens 5 geschont werden.
In der in 2 gezeigten Stellung a) ist die Hubstange 8 so weit eingefahren, dass das Fahrerhaus sich in ungekippter Fahrstellung befindet und dabei durch ein Fahrerhausschloss gesichert ist, das ein unerwünschtes Kippen des Fahrerhauses verhindert. Das Fahrerhaus befindet sich dabei in einer Lage, in der es gegenüber dem Fahrgestell, wie anhand von 1 erläutert, relativ beweglich ist.
Um das Fahrerhaus z.B. zu Inspektionszwecken zu kippen, wird das Fahrerhausschloss entriegelt und die Hubstange 8 ausgefahren. Dabei wird der Arbeitskolben 5 über die gesamte Länge des Zylinder-Kolbenaggregates 1 verstellt und dafür zunächst aus dem Schwinghubabschnitt 6 in den Arbeitsabschnitt 7 verlagert. Dies geschieht durch hydraulische Verstellung des Scheibenkolbens 11.
Der Scheibenkolben 11 weist eine hydraulisch wirksame Fläche auf, welche einen Hilfskolbenraum 13 dichtend abschließt. Eine Pumpenvorrichtung 14 ist über eine Hydraulikleitung mit dem Hilfskolbenraum 13 verbunden, sodass dieser mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden kann, um den dichtend im Schwinghubabschnitt 6 gelagerten Scheibenkolben 11 zu verstellen. Dabei gerät der Scheibenkolben 11 in mechanischen Kontakt mit dem Arbeitskolben 5 und drängt diesen aus dem Schwinghubabschnitt 6 in den Arbeitsabschnitt 7 (siehe 1, Stellungen b) und c)).
Bei der hydraulischen Verstellung des Scheibenkolbens 11 gelangt dieser an einem Querschnittsübergang zwischen dem Schwinghubabschnitt 6 und dem Arbeitsabschnitt 7 in einen mechanischen Anschlag. Eine weitere Druckerhöhung im Hilfskolbenraum 13 führt in diesem Zustand daher nicht zu einer weiteren Verstellung des Scheibenkolbens 11. In der in 1 gezeigten Stellung c) befindet sich der Arbeitskolben 5 bereits in dem Arbeitsabschnitt 7 und ist in diesem dichtend gelagert. Um den Arbeitskolben 5 innerhalb des Arbeitsabschnittes 7 weiter verstellen zu können, wird seine Kolbenfläche 16 mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Hierfür weist das Zylinder-Kolbenaggregat 1 eine Überströmleitung 15 auf, welche in der in 2 gezeigten Stellung c) einerseits mit dem Hilfskolbenraum 13 und andererseits mit einem an den Schwinghubabschnitt 6 angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes 7 verbunden ist. Wird der Hilfskolbenraum 13 also auch nach Erreichung der maximalen Hubhöhe des Scheibenkolbens 11 weiter mit Hydraulikmittel befüllt, gelangt dieses über die Überströmleitung 15 an die Kolbenfläche 16 des Arbeitskolbens 5 und ermöglicht seine hydraulische Verstellung im Arbeitsabschnitt 7 (siehe 1, Stellungen d) und e)).
In der in 2 gezeigten Stellung c) überdeckt der Arbeitskolben 5 zwar den Anschluss der Überströmleitung 15 im Arbeitsabschnitt 7, allerdings ist der Arbeitskolben 5 dabei zwischen dem Anschluss der Überströmleitung 15 und der Kolbenfläche 16 des Arbeitskolbens 5 nicht dichtend gelagert. Vielmehr befindet sich der umfangsseitig dichtende Abschnitt des Arbeitskolbens 5, in welchem eine hier nicht gezeigte Radialdichtung angeordnet ist, unterhalb des Anschlusses der Überströmleitung 15. Somit besteht in der Stellung c) gemäß 1 eine hydraulisch wirksame Verbindung zwischen dem Hilfskolbenraum 13 und der Kolbenfläche 16 des Arbeitskolbens 5.
In der Überströmleitung 15 ist ein Sperrventil 17 angeordnet, welches als Rückschlagventil ausgestaltet ist. Die Durchlassrichtung des Sperrventils 17 weist dabei in den Arbeitsabschnitt 7 des Hydraulikzylinders 4.
Sowohl während der Verstellung des Scheibenkolbens 11 innerhalb des Schwinghubabschnittes 6 als auch während der Verstellung des Arbeitskolbens 5 im Arbeitsabschnitt 7 wird Hydraulikmittel aus dem Hydraulikzylinder 4 verdrängt. Damit es abströmen kann, ist der Hydraulikzylinder 4 im Arbeitsabschnitt 7 während des Ausfahrens der Hubstange 8 im Bereich des Führungsstücks 9 mit einem Hydrauliktank 18 verbunden. In der Verbindung zwischen dem Arbeitsabschnitt 7 und dem Hydrauliktank 18 ist eine Drossel 19 angeordnet, welche den austretenden Hydraulikmittelstrom verlangsamt. Dadurch kann die Kippbewegung des Fahrerhauses hydraulisch gebremst werden.
Zum Rückkippen des Fahrerhauses wird die Hubstange 8 wieder eingefahren. Dies ist in 3 und den darin gezeigten Stellungen a)-e) des Zylinder-Kolbenaggregates 1 gezeigt. Bei dem in 3 gezeigten Zylinder-Kolbenaggregat 1 handelt es sich um dasselbe Zylinder-Kolbenaggregat, das in 2 gezeigt ist. Dementsprechend werden für die folgenden Ausführungen für identische technische Merkmale dieselben Bezugszeichen verwendet.
In der in 3 gezeigten Stellung a) des Zylinder-Kolbenaggregates 1 ist die Hubstange 8 zunächst vollständig ausgefahren und der Arbeitskolben 5 befindet sich am Führungsstück 9 in seiner Endlage. Um ein Rückkippen des Fahrerhauses zu bewirken, wird der Arbeitskolben 5 über eine Ringfläche 20 mittels der Pumpenvorrichtung 14 mit Druck beaufschlagt und dadurch hydraulisch verstellt. Dafür werden die Anschlüsse der Pumpenvorrichtung 14 und des Hydrauliktanks 18 mittels eines nicht gezeigten Ventils gegenüber der Anordnung in 2 umgeschaltet.
Durch die Verstellung des Arbeitskolbens 5 wird der Scheibenkolben 11 aus der in Stellung a) der 3 gezeigten Endlage bei maximaler Hubhöhe innerhalb des Schwinghubabschnittes 6 hydraulisch verstellt. Dadurch gelangt der Scheibenkolben 11 in seine Grundstellung (siehe 3, Stellung b)). Dabei ist das Sperrventil 17, welches in der Überströmleitung 15 angeordnet ist, gesperrt. Durch Betätigung der Pumpenvorrichtung 14 wird ein Ablassventil 21 über eine Steuerleitung 22 druckbetätigt entsperrt, sodass das durch den Scheibenkolben 11 verdrängte Hydraulikmittel aus dem Hilfskolbenraum 13 in den Hydrauliktank 18 strömen kann.
Gelangt der Scheibenkolben 11 entsprechend der in 3 gezeigten Stellung b) in seine Grundstellung, ist das Volumen des Hilfskolbenraums 13 nicht weiter komprimierbar. Gleichzeitig wird durch das weitere Eindringen der Hubstange 8 in den Hydraulikzylinder 4 weiteres Volumen innerhalb des Hydraulikzylinders 4 beansprucht, sodass weiteres Hydraulikmittel verdrängt werden muss, um einen ungewollten Druckaufbau zu vermeiden. Deshalb wird der Hydraulikzylinder 4 im Schwinghubabschnitt 6 über eine Ablassleitung 23, welche erst freigelegt ist, wenn der Scheibenkolben 11 seine Grundstellung erreicht hat, mit dem Hydrauliktank 18 verbunden. Das Ablassventil 21 liegt dabei im Fluidweg des Hydraulikmittelstroms, welches durch die Ablassleitung 23 aus dem Hydraulikzylinder 4 strömt und ist druckbetätigt über die Steuerleitung 22 entsperrt.
Bei der Einfahrbewegung der Hubstange 8 verlässt der Arbeitskolben 5 den Arbeitsabschnitt 7 und dringt in den Schwinghubabschnitt 6, in welchem er während der Fahrt des Lastkraftwagens gegenüber dem Hydraulikzylinder 4 reibungsarm und beweglich gelagert ist (siehe 3, Stellung d)). Bei Beendung des Rückkippvorganges fällt das Fahrerhaus erneut in das Fahrerhausschloss und wird in der Fahrstellung gesichert.
Nachsaugverhinderer 24, 25 sind jeweils in Form zweier parallel geschalteter, jedoch entgegengesetzt freigebender Rückschlagventile zwischen der Pumpenvorrichtung 14 und dem Hydraulikzylinder 4 bzw. zwischen dem Hydrauliktank 18 und dem Hydraulikzylinder 4 angeordnet. Die Nachsaugverhinderer 24, 25 weisen jeweils einen einstellbaren Mindestnachsaugdruck auf, welcher überschritten werden muss, damit bereits verdrängtes Hydraulikmittel aus dem Hydrauliktank 18 nachgesogen wird. Während der Schwinghubbewegung zwischen dem Arbeitskolben 5 und dem Hydraulikzylinder 4 stellen die Nachsaugverhinderer 24, 25 sicher, dass vergleichsweise geringe Hubamplituden des Arbeitskolbens 5 nicht dazu führen, dass Hydraulikmittel aus dem Hydrauliktank 18 zurückströmt.
4 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Zylinder-Kolbenaggregates 1', das anstelle des Zylinder-Kolbenaggregates 1 für den Lastkraftwagen gemäß 1 verwendbar ist. 4 zeigt das Zylinder-Kolbenaggregat 1' in den Stellungen a) und b) bei der Durchführung des Kippvorganges eines Fahrerhauses. Zur besseren Verständlichkeit werden für gleichwirkende Teile dieselben Bezugszeichen wie in den 2 und 3 verwendet.
Das Zylinder-Kolbenaggregat 1' weist, analog zu dem in 2 und 3 gezeigten Zylinder-Kolbenaggregat 1, einen Hydraulikzylinder 4 auf, in dem ein Arbeitskolben 5 zwischen einem Schwinghubabschnitt 6 und einem Arbeitsabschnitt 7 verschieblich gelagert ist. Der Arbeitskolben 5 weist einen geringeren Querschnitt auf, als der Hydraulikzylinder 4 im Schwinghubabschnitt 6, sodass im Schwinghubabschnitt 6 kein mechanischer Kontakt zwischen dem Arbeitskolben 5 und der Innenwandung des Hydraulikzylinders 4 besteht. Dadurch ist es, entsprechend den Ausführungen zu den 2 und 3, möglich, eine reibungsarme Schwinghubbewegung zwischen dem Arbeitskolben 5 und dem Hydraulikzylinder 4 im Schwinghubabschnitt 6 zu ermöglichen.
Zum Kippen des Fahrerhauses wird die mit dem Arbeitskolben 5 verbundene Hubstange 8 ausgefahren. Im Gegensatz zu dem in 2 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Zylinder-Kolbenaggregates 1, weist das Zylinder-Kolbenaggregat 1' einen Hilfskolben auf, welcher in Form eines Tauchkolbens 26 ausgeführt ist und in einem an den Schwinghubabschnitt 6 angrenzend angeordneten Tauchkolbenzylinder 27 dichtend gelagert ist. Der Tauchkolbenzylinder 27 umfasst einen Hilfskolbenraum 13 welcher mit einer Pumpenvorrichtung (nicht gezeigt) über einen Anschluss A mit hydraulischem Druck beaufschlagt werden kann, um den Tauchkolben 26 im Schwinghubabschnitt 6 zu verstellen.
Während des Ausfahrens des Tauchkolbens 26 wird Hydraulikmittel über einen Anschluss B', welcher im Bereich des Führungsstücks 9 angeordnet ist, abgelassen und strömt über eine Hydraulikleitung zu dem Anschluss B, welcher mit einem Hydrauliktank (nicht gezeigt) verbunden ist. Durch die hydraulische Verstellbewegung des Tauchkolbens 26 gelangt dieser im Schwinghubabschnitt 6 über eine dem Hilfskolbenraum 13 abgewandte Fläche in Kontakt mit dem Arbeitskolben 5 und drängt diesen in den Arbeitsabschnitt 7. Dabei erreicht der Tauchkolben 26 seine maximale Hubhöhe, sodass durch ihn keine weitere mechanische Verstellung des Arbeitskolbens 5 im Arbeitsabschnitt 7 möglich ist. Dieser Zustand ist in Stellung b) der 4 gezeigt.
Um eine weitere Verstellung des Arbeitskolbens 5 im Arbeitsabschnitt 7 zu bewirken, wird der Arbeitsabschnitt 7 des Hydraulikzylinders 4 über eine Förderleitung 28 über Anschluss A mit der Pumpenvorrichtung (nicht gezeigt) verbunden.
Dadurch wird der Arbeitskolben 5 über seine Kolbenfläche 16 hydraulisch im Arbeitsabschnitt 7 verstellt.
In der Förderleitung 28 ist eine Ventilgruppe 29 angeordnet, welche ein Sperrventil 17 umfasst. Durch eine Steuerleitung 30 wird das Sperrventil 17 über den Druck im Hilfskolbenraum 13 in eine entsperrbare Stellung gebracht und über den Pumpendruck am Anschluss A zur weiteren hydraulischen Verlagerung des Arbeitskolbens 5 entsperrt. Die Steuerleitung 30 wird im Hilfskolbenraum 13 freigelegt, sobald der Tauchkolben 26 seine maximale Hubhöhe erreicht hat und der Arbeitskolben 5 in den Arbeitsabschnitt 7 gedrängt wurde.
Über Anschluss A' wird der Arbeitskolben 5 im Arbeitsabschnitt 7 hydraulisch mit Druck beaufschlagt und dadurch verstellt. Das durch die Ringfläche 20 verdrängte Hydraulikmittel wird dabei über den Anschluss B' aus dem Hydraulikzylinder 4 gelassen. Das Ausfahren der Hubstange 8 endet, sobald der Arbeitskolben 5 mit dem Führungsstück 9 in einen mechanischen Anschlag gerät.
5 zeigt das Zylinder-Kolbenaggregat 1' in den Stellungen a) und b) während des Einfahrens der Hubstange 8 bei einem Rückkippvorgang eines Fahrerhauses. Der Arbeitskolben 5 befindet sich in der in 5 gezeigten Stellung a) anfänglich in mechanischem Anschlag mit dem Führungsstück 9 bei vollständig ausgefahrener Hubstange 8. Zum Einfahren der Hubstange 8 wird die Pumpenvorrichtung und der Hydrauliktank, welche gemäß 4 mit den Anschlüssen A bzw. B verbunden sind, umgeschaltet. Gemäß den in 5 gezeigten Stellungen a) und b) befindet sich die Pumpenvorrichtung (nicht gezeigt) somit in Verbindung mit Anschluss B und der Hydrauliktank (nicht gezeigt) in Verbindung mit Anschluss A.
Über die Hydraulikleitung zwischen Anschluss B und Anschluss B' wird der Arbeitsabschnitt 7 des Hydraulikzylinders 4 mit der Pumpenvorrichtung verbunden, und der Arbeitskolben 5 an der Ringfläche 20 mit Druck beaufschlagt. Dadurch wird der Arbeitskolben 5 zunächst im Arbeitsabschnitt 7 verstellt, wobei Hydraulikmittel über die Kolbenfläche 16 verdrängt wird. Durch den dabei entstehenden Druck im Hydraulikzylinder 4 wird der Tauchkolben 26 aus seinem ausgefahrenen Zustand bei maximaler Hubhöhe in seine Grundstellung gedrängt. Steuerleitung 22 ist dabei hydraulisch wirksam mit Anschluss B und damit auch mit der Pumpenvorrichtung verbunden und dient dazu, ein Absperrventil 21 durch den Pumpendruck zu entsperren. Dadurch wird der Hilfskolbenraum 13 mit Anschluss A verbunden, sodass das durch den Tauchkolben 26 verdrängte Hydraulikmittel aus dem Hilfskolbenraum 13 in den Hydrauliktank strömen kann.
Bei Eintritt des Arbeitskolbens 5 in den Schwinghubabschnitt 6 dient eine Steuerleitung 31 dazu, die Ventilgruppe 29 derart zu betätigen, dass der durch die einfahrende Hubstange 8 verdrängte Hydraulikmittelstrom über Anschluss A' in den Hydrauliktank strömen kann. Zusätzlich erfolgt ein weiteres Abströmen von Hydraulikmittel bei Erreichung der Grundstellung des Tauchkolbens 26 durch eine Ablassleitung 23. Diese ist in dem Tauchkolbenzylinder 27 ausgestaltet und dient dazu, den Hydraulikzylinder 4 im Schwinghubabschnitt 6 mit Anschluss A und somit mit dem Hydrauliktank zu verbinden. Dafür ist die Ablassleitung 23 unabhängig von der Lage des Tauchkolbens 26 mit einem im Tauchkolben 26 angeordneten Ventil verbunden. Dieses Ventil gibt einen Fluidweg zwischen dem Hydraulikzylinder 4 im Schwinghubabschnitt 6 zu dem Hilfskolbenraum 13 frei, sobald der Gleitzapfen 12 des Arbeitskolbens 5 in die Gleitbohrung 10 des Tauchkolbens 26 eindringt. Gelangt der Tauchkolben 26 in seine Grundstellung, entsperrt ein mechanisches Betätigungselement, welches am Tauchkolben 26 angeordnet ist, das Absperrventil 21.
Die 6 und 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Zylinder-Kolbenaggregates 1" während einer Ausfahrbewegung bzw. einer Einfahrbewegung seiner Hubstange 8. Das Zylinder-Kolbenaggregat 1" ist im Wesentlichen identisch zu dem Zylinder-Kolbenaggregat 1' gemäß den 4 und 5 aufgebaut. Im Unterschied zu dem Zylinder-Kolbenaggregat 1' weist das Zylinder-Kolbenaggregat 1" jedoch keine Ablassleitung 23 im Tauchkolbenzylinder 27 und kein Ventil innerhalb des Tauchkolbens 26 auf. Wenn der Arbeitskolben 5 sich im Schwinghubabschnitt 6 befindet, wird bei einer Einfahrbewegung der Hubstange 8 das dabei verdrängte Hydraulikmittel alleine über Anschluss A' in den Hydrauliktank abgelassen. Abgesehen von diesem konstruktiven Unterschied entspricht der Aufbau und die Betriebsweise des Zylinder-Kolbenaggregates 1'' dem des Zylinder-Kolbenaggregates 1'.

Claims

Zylinder-Kolbenaggregat (1,1 `, 1") zum Kippen eines Fahrerhauses (2) gegenüber einem Fahrgestell (3) eines Lastkraftwagens zwischen einer ungekippten Fahrstellung und einer gekippten Wartungsstellung, umfassend einen Hydraulikzylinder (4) sowie einen Arbeitskolben (5) und eine mit dem Arbeitskolben (5) verbundene Hubstange (8), wobei der Hydraulikzylinder (4) entlang einer Längsachse einen Arbeitsabschnitt (7) aufweist, in welchem der Arbeitskolben (5) dichtend und durch einseitige Druckbeaufschlagung verschiebewirksam gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (4) entlang der Längsachse einen an den Arbeitsabschnitt (7) angrenzenden Schwinghubabschnitt (6) aufweist, in welchem der Arbeitskolben (5) bei eingefahrener Hubstange (8) beweglich gelagert ist, wobei der Hydraulikzylinder (4) im Schwinghubabschnitt (6) einen gegenüber dem Arbeitsabschnitt (7) vergrößerten Innenquerschnitt aufweist, sodass der Arbeitskolben (5) ohne Druckbeaufschlagung eine reibungsreduzierte Relativbewegung gegenüber dem Hydraulikzylinder (4) ausführen kann.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 1, mit einem Hilfsaktuator, welcher mit dem Arbeitskolben (5) im Schwinghubabschnitt (6) zusammenwirkend ausgebildet ist, um den Arbeitskolben (5) zum Ausfahren der Hubstange (8) vom Schwinghubabschnitt (6) in den Arbeitsabschnitt (7) zu verlagern.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 2, wobei der Hilfsaktuator und der Arbeitskolben (5) zwei zueinander korrespondierende Lagerelemente (10, 12) aufweisen, um den Arbeitskolben (5) im Schwinghubabschnitt (6) beweglich zu lagern.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 2 oder 3, wobei der Hilfsaktuator einen hydraulischen Hilfskolben umfasst, welcher mit einer hydraulisch wirksamen Fläche einem Hilfskolbenraum (13) zugewandt ist, wobei der Hilfskolbenraum (13) mit einer Pumpenvorrichtung (14) verbindbar ist, um den Hilfskolben im Schwinghubabschnitt (6) hydraulisch zu verstellen und den Arbeitskolben (5) vom Schwinghubabschnitt (6) in den Arbeitsabschnitt (7) des Hydraulikzylinders (4) zu verlagern.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 4, bei dem der Hilfskolben als ein innerhalb des Schwinghubabschnittes (6) dichtend gelagerter Scheibenkolben (11) ausgestaltet ist und der Hilfskolbenraum (13) radial durch den Hydraulikzylinder (4) im Schwinghubabschnitt (6) begrenzt ist.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 4, bei dem der Hilfskolben als ein in einem an den Schwinghubabschnitt (6) angrenzenden Tauchkolbenzylinder (27), dichtend gelagerter Tauchkolben (26) ausgebildet ist und der Hilfskolbenraum (13) radial durch den Tauchkolbenzylinder (27) begrenzt ist.
Zylinder-Kolbenaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei dem die Pumpenvorrichtung (14) über eine Förderleitung (28) mit dem Hydraulikzylinder (4) im Arbeitsabschnitt (7), vorzugsweise in einem an den Schwinghubabschnitt (6) angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes (7), verbindbar ist, um den Arbeitskolben (5) im Arbeitsabschnitt (7) über eine dem Hilfsaktuator zugewandte Kolbenfläche (16) mit Druck zu beaufschlagen und hydraulisch zu verstellen.
Zylinder-Kolbenaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei dem der Hilfskolbenraum (13) über eine Überströmleitung (15) mit dem Hydraulikzylinder (4) im Arbeitsabschnitt (7), vorzugsweise in einem an den Schwinghubabschnitt (6) angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes (7), verbindbar ist, um den Arbeitskolben (5) im Arbeitsabschnitt (7) über eine dem Hilfsaktuator zugewandte Kolbenfläche (16) mit Druck zu beaufschlagen und hydraulisch zu verstellen.
Zylinder-Kolbenaggregat nach einem der Ansprüche 7 oder 8, wobei in der Förderleitung (28) und/oder in der Überströmleitung (15) jeweils ein Sperrventil (17), insbesondere ein Rückschlagventil, angeordnet ist, welches über einen hydraulischen Druck in dem Hilfskolbenraum (13) und/oder durch einen Pumpendruck entsperrbar ist.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 7 bis 9, bei dem zum Ausfahren der Hubstange (8) ein Hydrauliktank (18) mit dem Hydraulikzylinder (4) im Arbeitsabschnitt (7), vorzugsweise in einem Bereich eines Führungsstückes (9), verbindbar ist, um ein verdrängtes Hydraulikmittel aus dem Hydraulikzylinder (4) strömen zu lassen, wobei zwischen dem Hydraulikzylinder (4) im Arbeitsabschnitt (7) und dem Hydrauliktank (18) mindestens eine Drossel (19) angeordnet ist, um einen austretenden Hydraulikmittelstrom zu verlangsamen.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 10, mit mindestens einem Nachsaugverhinderer (24, 25), welcher hydraulisch in Reihe zu der Drossel (19) zwischen dem Hydraulikzylinder (4) und dem Hydrauliktank (18) angeordnet ist und einen einstellbaren Mindestnachsaugdruck aufweist.
Zylinder-Kolbenaggregat nach einem der Ansprüche 4 bis 11, bei dem die Pumpenvorrichtung (14) zum Einfahren der Hubstange (8) mit dem Hydraulikzylinder (4) im Arbeitsabschnitt (7), vorzugsweise in dem Bereich des Führungsstückes (9), verbindbar ist, um eine der Hubstange (8) zugewandte Ringfläche (20) des Arbeitskolbens (5) mit Druck zu beaufschlagen und den Arbeitskolben (5) im Arbeitsabschnitt (7) hydraulisch zu verstellen.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 12, bei dem durch Verstellung des Arbeitskolbens (5) im Arbeitsabschnitt (7) der Hilfskolben hydraulisch mit Druck beaufschlagbar und dadurch in eine Grundstellung verstellbar ist, und wobei ein Hydrauliktank (18) mit dem Hilfskolbenraum (13) verbindbar ist, um einen durch den Hilfskolben (11) verdrängten Hydraulikmittelstrom in den Hydrauliktank (18) strömen zu lassen, wobei der Hydraulikmittelstrom vorzugsweise durch die Drossel (19) gedrosselt ist und die Drossel (19) höchstvorzugsweise hydraulisch in Reihe zu dem Nachsaugverhinderer (24, 25) geschaltet ist.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 13, bei dem der Hydrauliktank (18) zum Einfahren der Hubstange (8)mit dem Hydraulikzylinder (4) im Schwinghubabschnitt (6) und/oder im Arbeitsabschnitt (7), vorzugsweise in einem an den Schwinghubabschnitt (6) angrenzenden Bereich des Arbeitsabschnittes (7), verbindbar ist, um einen durch die Hubstange (8) verdrängten Hydraulikmittelstrom in den Hydrauliktank (18) strömen zu lassen, wobei der Hydraulikmittelstrom vorzugsweise durch die Drossel (19) gedrosselt ist und die Drossel (19) höchstvorzugsweise hydraulisch in Reihe zu dem Nachsaugverhinderer (24, 25) geschaltet ist.
Zylinder-Kolbenaggregat nach Anspruch 14, bei dem mindestens ein Absperrventil (21) zwischen dem Hydrauliktank (18) und dem Hydraulikzylinder (4) im Schwinghubabschnitt (6) und/oder zwischen dem Hydrauliktank (18) und dem Hydraulikzylinder (4) im Arbeitsabschnitt (7) angeordnet ist, wobei das Absperrventil (21) hydraulisch über einen Betriebsdruck der Pumpenvorrichtung (14) und/oder mechanisch über ein Betätigungselement des Hilfskolbens (11), insbesondere in der Grundstellung des Hilfskolbens (11), entsperrbar ist.