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Einrichtung zur Steuerung der Neigung und des Aufschlagens in einen
aus Zugmaschine und Anhänger bestehenden Kombination Die Erfindung bezieht sich
auf die Verbesserung der Fahreigen-. schaft und die Verringerung der Beanspruchung
der Baubestandteile von aus Zugmaschine und Anhänger bestehenden Kombination. Insbesondere
bezieht sie sich auf Kombinationen mit einer zweirädrigen Zugmaschine.
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In einigen Anwendungsgebieten für zweirädrige Zugmaschine, insbesondere
bei zweirädrigen Zugmaschinen und zweirädrigen erdbewegenden Räumern führt die Nachgiebigkeit
der Reifen und das Gewicht des Räumers, das zwischen dem Vorder- und dem Hinterrad
der Kombination aufgehängt ist, während des Fahrens mit verhältnismäßig hohen Geschwindigkeiten
zu einer unzulässigen
Vertikal- oder Stampfbewegung. Zusätzlich
zum Stampfen der Zugmaschine treten Betriebsbedingungen auf, die durch die sie zum
Schwanken oder Pendeln um die Achse ihrer beiden Räder veranlaßt wird. Die vorherrschenden
Arten von Stampf- und Schaukelbewegungen unter verschiedenen Arbeitsbedingungen
sind dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung ausführlicher erläutert.
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Frühere Versuche zur Verbesserung der Fahrbedingungen von Kombinationen
aus zweirädrigen Zugmaschinen und Räumern haben zz einer merklichen Unterdrückung
der Stampferscheinungen geführt, wobei es jedoch nicht gelungen ist, merkliche Verringerung
der Pendelerscheinungen zu erreichen. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt
in der Schaffung eines Sy-
stems, das in der Lage ist, mit Hilfe einer einzigen
Dämpfungs-oder Federvorrichtung sowohl die Stampf- als auch die Pendelerscheinung
zu unterdrücken.
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Ein weiterer Zweck in der Verbindung einer solchen Einrichtung mit
einer selbsttätigen Nivellier- oder Steuerungseinrichtung zum Ausgleich der Ablenkung
des Federmechanismusses, der durch Beiadung und Entladung des Räumers verursacht
wird. Weiter sieht die Erfindung Mittel vor, mit welcher die Einrichtung wirksam
gesperrt werden kann, um eine elastische Wirkung zu verhindern, wenn der Räumer
Ladung aufnimmt.
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Weitere Vorzüge und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
der
nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung beispielsweise erläutert und dargestellt ist. Es zeigen: Fig.
1 eine vereinfachte Darstellung in Seitenansicht eines Zuges, der aus einer
zweirädrigen Zugmaschine und einem Anhänger besteht, welcher die Gestalt eines Erdräumers
üblicher Ausführung hat, wobei auf den Zug die vorliegende Erfindung angewendet
ist, Fig, 2, 3, 4, und 5 verschiedene Arten der Erschütterungen, welchen
der aus Zugmaschine und Anhänger bestehende Zug allgemein unterworfen ist, Fig.
6 eine vergrößerte Darstellung in Seitenansicht von der Steuerungseinrichtung
nach der Erfindung, wobei der darin verwendete hydraulische Kreis vereinfacht dargestellt
ist und Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht einer der in Fig.
6
dargesteltten Ventileinrichtungen.
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Die grundsätzlichen Teile eines aus einer zweirädrigen Zugmaschine
und einem Räumer bestehenden Zuges sind schematisch in Fig. 1 derZeichnung
dargestellt. Die darin gezeigte Zugmaschine 10 läuft auf zwei Rädern, von
denen das Rad 11 zu sehen ist Der Räumer weist eine Wanne 12 auf, die schwenkfähig
von Rädern gehalten wird, von denen das Rad 13 zu sehen ist. Zwischen der
dargestellten Fahrstellung oder einer unteren Stellung, in der eine Schneidkante
15 in die Erde eingreift und einschneidet, um die Wanne beim Vorfahren des
Räumers zu füllen, wird die Wanne um eine Achse 14 gehoben bzw. gesenkt, die mit
der
Achse der Räder zusammenfällt. Eine Zuganordnung weist auseinanderliegende Arme
16 auf, die bei 17 an gegenüberliegenden Seiten der Wanne ängelenkt
und starr mit einer nach vorn sich erstreckenden Gänsehalsanordnung 18 verbunden
sind, die an der Zugmaschine mittels einer Anhängerkupplung 19 befestigt
ist, mit welcher die Zuganordnung schwenkfähig bei 20 verbunden ist.
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Eine übliche Schürze 21 ist schwenkfähig an den Seiten der Wanne bei
22 angeordnet und kann mittels eines kraftbetätigten Gestänges 23 in eine
Stellung hinein oder aus dieser heraus bewegt werden, in der sie die Vorderseite
der Wanne schließt. Das vordere Ende der Wanne wird durch eine kraftbetätigte Vorrichtung
gehoben und gesenkt, die hier als ein Hydraulikzylinder 24 dargestellt ist, der
zwischen einer Halterung am Gänsehals 18 und vom vorderen Teil der Wanne
angeordnet ist. Vielfach wird ein Paar Hydraulikzylinder für diesen Zweck verwendet.
Die Ausdehnung der Zylinder in der dargestellten Anordnung senkt die Wanne in ihre
Räumerstellung, während die Einziehung die Wanne in ihre dargestellte Fahrstellung
anhebt, wobei die Wanne um die Achse 14 schwenkt. Infolgedessen kann die ganze Wannenanordnung
einschließlich der Zugverbindung als ein Gewicht angesehen werden, das in der Lage
ist, um die Achse 14 zu pendeln und daran nur durch die Verbindung des vorderen
Endes mit der Zugmaschine gehindert wird.
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Die vorliegende Erfindung macht Gebrauch von diesem pendelartigen
Gewicht und sieht Mittel vor, mit welchen eine begrenzte
gedämpfte
Schwingungsbewegung des Räumers um seine Tragachse zugelassen wird, wobei durch
eine Einrichtung diese Schwingungsbewegung auf eine Frequenz abgestimmt wird, die
mit Bezug auf die natürliche Frequenz der Stampfbewegung, die durch die großen gummibereiften
Räder 11 und 13 verursacht werden, so geregelt ist, daß sie die Stampfbewegung
abwandelt oder ausgleicht.
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Die vorherrschenden Arten des Stampfens und Pendelns, welche die Bestandteile
der Einrichtung stark ]beanspruchen und für den Fahrer unbequem sind, sind schematisch
in den Figuren 2. bis 5 dargestellt. Die Fig. 2 zeigte eine unter der Bezeich.2-nung
"leeres Stampfen" bekannt Erscheinung, bei welcher der Räumer unbeladen ist und
die Zugmaschine im wesentlichen in vertikaler Richtung stampft, die tatsächlich
auf einem Bogen verläuft, der um die Achse der Räumerräder, wie durch den Pfeil
A dargestellt, gezogen,ist. Da der leere Räumer nicht ausreichend schwer
ist, um gefährliche Beanspruchungen der Bestandteile der Einrichtung hervorzurufen,
ist die se Art von Schwingung hauptsächlich wegen der für den Fahrer sich ergebenden
Unbequemlichkeit lästig.
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Fig. 3 zeigt eine Art des Schwingens, welche als leeres Pendeln
bezeichnet wird, wobei die Räder des Räumers tatsächlich senkrecht stampfen oder
auf dem vom Pfeil B dargestellten Bogen, und Pendelbewegungen der Zugmaschine nach
vorn um äeren Radachse verursachen. Dieses Pendeln der leeren Einrichtung ist eine
vorübergehende Vibration, die weniger schädigend für die
Fahrzeugbestandteile
und weniger belästigend für den Fahrer als andere Schwingungsarten wirkt.
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Fig. 4 zeigt eine Schwingungsart, die als belastetes Stampfen bekannt
ist, wobei die Zugmaschine und der Räumer gleichzeitig eine senkrechte Bewegung
ausführen. Dies führt zu übermäßigen Beanspruchungen in den Maschinenteilen aufgrund
der sehr großen Ladungen, die zwischen den weit auseinanderliegenden vorderen Rädern
der Zugmaschine und hinteren Rädern des Räumers gehalten wird. Diese Beanspruchung
belästigt jedoch den Fahrer nicht ernstlich.
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Fig. 5 zeigt eine Schwingung, die als Ladungspendeln bekannt
ist, wobei der Räumer mit einer Ladung dazu neigt, auf einem Bogen aufwärts zu sta
mpfen, der durch einen Pfeil C wiedergegeben ist, welcher von einem Mittelpunkt,
z. B. D, ausgeht. Gleichzeitig bewegen sich die Räder der Zugmaschine abwärts
auf einem Bogen, der durch den Pfeil E wiedergegeben wird, der vom gleichen
Mittelpunkt D ausgeht. Diese Art der Schwingung führt ebenfalls zu starken
Beanspruchungen der Bestandteile,.obwohl sie nicht ganz so schwer sind wie diejenigen,
die durch das belastete Stampfen nach Fig. 4 hervorgerufen werden. Das Ladungspendeln
nach Eig. 5 macht sich auch für den Fahrer sehr unbequem bemerkbar, da sein
Sitz die Neigung hat, ihn nach vorn zu stoßen. Die Anhängerkupplung ist im einzelnen
in Fig. 6 dargestellt, in der der senkrechte Schwenkzapfen 20 den Gänsehals
18 mit einer Halterung 30 verbindet, die ihrerseits schwenkfähig durch
Verbindungsglieder 31 und 32 mit einem A-Rahmen 34 verbunden
ist.
Dieser A-Rahmen stellt einen üblichen Teil von Kupplungen dieser Art dar und ist
selbst durch die Bolzen 35 und 351 um eine waagerechte Achse gegenüber
dem Zugmaschinenrahmen schwenkbar. Die Vertikalbewegung, die zwischen der Zugmaschine
und der Halterung 30 aufgrund der Verbindungsglieder 31 und
32 ermöglicht wird, wird durch einen Hydraulikzylinder 36 gedämpft,
der schwenkfähig mit der Halterung 30 verbunden ist und dessen Kolbenstange
37 schwenkfähig mit dem A-Rahmen verbunden ist. Ein Paar Sammler
38 liegen im Kreis mit dem Zylinder 36, um die Dämpfungswirkung zu
ermöglichen, wenn diese erforderlich ist, wobei sie abgeschaltet werden können,
wenn keine Dämpfung benötigt wird, wie z. B. dann, wenn der Räumer in den Boden
eingreift. Die Schwingungen des Räumers oder der Sekundärmasse können auf die gewünschte
Federkennlinie und Frequenz mit Bezug auf die Schwingungen der Zugmaschine oder
Primärmasse durch entsprechende Wahl der Flächen der Kolben in den Sammlern
38,
des Volumens in der oberen Kammer der Sammler und deren anfänglichem Verladungsdruck
abgestimmt werden. Auf diese Weise wirkt die Einrichtung als ein abgestimmter und
gedämpfter Ab-
sorber, der die Schwingungen der Zugmaschine aufhebt oder denen
entgegenwirkt.
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Die senkrechte Bewegung zwischen der Zugmaschine und dem Räumer wurde
gewöhnlich durch den senkrecht angeordneten Hy-
draulikzylinder
36 gedämpft; dies ist erreicht worden durch para.Uele Verbindungsglieder
anstelle der Glieder 31 und 32, die bei der vorlingenden Anordnung
nicht parallel sind, sondern
,ein Trapez bilden* Aufgrund der Neigung
des oberen Verbin.-dungegliedes 31 gegenüber dem Verbindungsglied
32 und bei Auftreten der TorsionskrMel die durch den Pfeil W dargestellt
sind und Über die Verbindungsglieder aufgrund-der Pendelschwingungen Übertragen
werden, ergibt sich bin Kräfte"-.diagram, das zuja Unterschied voh dem einsinnig
gerichteten Pfeil, der auf dem Verbindungsglied 32 vorhanden ißt#, zwei winklig
zueinander stehende gomponenten aufweistg die von den Pfeilen X und Y dargestellt
werden und eine reaultierende.:,'" Kraft erzeugen, die durch den Pfeil.Z dargestellt
wird. Da diese Kraft senkrecht gerichtet istg ruft sie eine relative senkrechte
Bewegung zwischen dem vorderen Ende des Räuziere und der Zugmaschine hervor$ die
durch den senkrecht liegenffl den Zylinder 36 ebenfalls gedämpft wird, so
daß die Pendelschwingungeng welche dieses Kräftediapromm erzeugen, durch dieselbe
Vorrichtung gedämpft werden$ die auch zur Dämpfung der Stampfschwingungen dient.
Während die Verbindungsglieder 31 und 32 hier als trapezertig angeordnet
dargestellt sind# sind auch andere nicht parellele Änordnur4_£en möglichs wie z.
B. ein gewÖhnliches Viereck.
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Die Mittel zum Lbschalten des iita-mT)fiir.t(-,rdr-t«ickungskreises
vieisen ein Handventil mit einem Ventilschaf t 11-C auf
9 der durch einen
Ilebel 41 -,#,:-n-steuert wird, um in rJ-er d,-irfrestellten Lage ,#tr;#2mun--smittel
v("n der Iumre durch !;;ine Leitung -42 und ngich einem Erde eines &bscha-'Ltventiles
in ---in6-- GellJuse 43 zu leiteng -,-.,obei dieses einen ß-ichaft 44, siehe Fi-.
79 aufweist. -.'ierr- der .-cl--aft 44
gegen den jiruck giner F(#-der
46 in der
| dargestellten la--e behalten -,vird, das -L-.o1,f(.-nde Ües
.21-- |
| it in |
zwischen den Leitungen 48 und 49 eine Verbindung vorhanden ist,-wobei-die
Ieltung 48 eine Drosselstelle 48a aufweist, die-die Geschwindigkeit der Relativbewegimg
von Kolben 37 und Zylinder
36 dämpft. Zur gleichen Zeit ivird das Kolbenstangenende
des Zylinders entlastet oder mit dem Behälter
50 durch die Leitungen
51 und
52 und die in Fig.
6 gezeigten, -daran anschließenden
Leitungen verbunden. Falls es erwünscht ist,. ohne die Dämpfungswirkung von Zj1inder
und Sammlerventil zu arbeiten.'wird der Hebel 41 nach der Darstellung in Fig.
6
nach linke verschoben und sperrt den Druck von der :Pumpe und stellt eine
Verbindung zwischen der
Leitung 42 und dem Behälter
50 her, so daß
der Schaft 44 in Fig. '7 sich unter dem Einfluß seiner Feder aufj#Z-wts bewegen
kann und die Verbindung zwischen dem Kopfende des Zylinders
36 und'den
Sammlern sperrt und die Verbindung zwischen den Leitungen 49 und
51 herstellt,
so daß der Sammlerdruck auf das ö-*tangen6nde der edraulikzylindereinrichtung gerichtet
ist. Dieser Druck bewegt die Holbenstange gegenÜber dem Zylinder aufwärts und bewirkt,
daß die Halterung
30 gesenkt wird, bis sie mit Bezug auf die Zugmaschine
fest unterstützt wird.
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Um die größte Diämpfungswirkung zu er:reichen., sollte der
l,.-olbdn des Zylinders.36 gewöhnlich eine Zwi#chenstellungmit Bezuß auf die ZYlinderenden
einnehmen. Da diese btellung stark schwanwÜrde, Wenn der Räumer beladen oder entladen
ist, sind Niveaueins-bQ.llungsmi-btel vorgesehen, um das wirkende Volumen .an Hydrauliltöl
In dem Zylinder un den Sammlern abzuändern, wenn die Lap der Teile sich mit
1.nderung in der Beladung zu ändern sucht. Dies wird durch ein Steuerventil mit
einem Schaft
54, seihe Fig. 7, und ein Einstellventil mit
einem Schaft 55
erreicht. Der Steuerventilschaft wird durch einen Hebel
56 eingestellt, der durch ein Verbindungsglied 57 gesteuert wird#
welches, siehe Fig. 6, mit einer Fortsetzung 58 des oberen Verbindungsgliedes
31 in der Trapezverbindung verbun den Ist. Wenn der Räumer beladen ist und
das zunehmende Gewicht den Zylinder 36 nach unten mit Bezug auf seinen Kolben
zu bewegen sucht, wird Strömungsmittel in das Kopfende des Zylinders zusätzlich
eingeführt. Dies geschieht, wenn die Fortsetzung 58 durch das Verbindungsglied
57 den Hebel 56 im Uhrzeigersinn verschwenkt und den Steuerventilschaft
54 abwärts stellt, bis der Pumpendruck über eine Leitung 60 und durch Schlitze
62 im Schaft 54 an einen Kanal 63 angeschlossen wird, der zu dem einen
Ende des Schaftes 55 des Einstellventiles führt. Dieser Schaft wird dann
abwärts entgegen der Kraft einer Zentrierfeder 65 bewegt, bis der Druck durch
die Schlitze 66 und den Kanal 67 an das Kopfende des Hydraulikzylinders
und über die Leitungen 48 und 49 an die Sammler angeschlossen wird. Damit wird das
Volumen des Hydrauliköls im Kopfende des Hydraulikzylinders vergrößert, bis das
vordere Endes des Räumers ausreichend angehoben ist, um wieder den Steuerventilschaft
54 zu neutralisieren.
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Mit einer Aufwärtsbewegung des vorderen Endes des Räumers ist zu rechnen,
wenn seine Ladung entleert wird, da im Kopfende des Zylinders ein hoher Druck herrscht.
Diese Neigung zur Aufwärtsbewegung wird durch das Verbindungsglied 57 übertragen,
um
den Hebel 56 entgegen den Uhrzeigersinn zu bewegen und dadurch den
Ventilschaft 54 des Steuerventiles aufwärts zu verstellen, so daß Druck aus der
Leitung 60 über die Schlitze 69 und den
Kanal
70 an das untere Ende des Einstellventilschafts 55
angelegt wird und
diesen aufwärtsbewegt, wodurch eine Verbindung Uber die Schlitze 72 zwischen
dem Kanal 67 und der Leitung 52 hergestellt wird. Infolgedessen wird
der Kopf des Zylinders und die Sammler zum Behälter hin entlastet. Das Verbindungsglied
57 enthält teleskopartige Elemente, welche durch eine Feder 74 in üblicher
Weise getrennt sind, so daß eine Teilzusammenziehung oder Ausdehnung des Verbindungsgliedes
im Fall der verzögerten Wirkung andere Teile möglich wird. Eine solche verzögerte
Wirkung ist z. B. absichtlich vorgesehen, um einen Einsatz der Nivelliereinrichtung
bei plötzlicher vorübergehender Belastung zu vermeiden, die dann eintreten kanng,
wenn die Räder auf ein Hindernis treffen und die Maschine einen i>Idtzlichen Stoß
erleidet. In diesem Fall wird das Eingreifen des Steuerventiles durch eine Drossel
verzögert, die bei 75 in einem Kanal 76
dargestellt Ist, welcher zwischen
den entgegengesetzten Enden des Ventilschaftts verbindet. Die Wirkung des Ventilschaftes
ist daher langsam, obwohl ausreichend schnell, um den allmählichen Anstieg In der
Belastung aufzunehmen, wenn der Räumer beladen wird. Der Schaft wird durch seine
Zentrierfeder, die bei 77 dargestellt ist, jedoch schneller zurückgefUhrtt
denn wenn der Schaft die Mitte in der einen oder anderen Richtung verlassen hat,
wird ein Zugartj zu einem Paar Rückschlagventilen 78 und 79 freigelegt.
Diese Rückschlagventile ermöglichen einen ungedrosselten Zustrom durch die Leitungen
76-und 80 zu den entgegengesetzten Enden des Ventilschafts. Ein drittes Rückschlagventil
82 ermöglicht, daß der Pumpendruck aus der Leitung 60 an jedem Ende
des Schaftes 54 das möql.#gherweise durch Lecken verlorene Öl ersetzt.
Wenn
die Einstelleinrichtung tatsächlich dadurch ausgeschaltet worden ist, daß der Schaft
40 betätigt wird# um den Druck zu den Sammlern und zum Kopfende des Zylinders abzuschalten,
ist es erwünscht, daß Druck dem Kolbenstangenende des Zylinders zugeführt wird,
um zwangsweise das vordere Ende des Räumers in seiner untersten Stellung zu halten.
Dies findet selbsttätig statt, da während der Abwärtsbewegung des vorderen Endes
des Räumers aufgrund der Schwerkraft das Verbindungsglied 57 angehoben wird
und der Hebel 56 dadurch im Uhrzeigersinn bewegt wird und der Schaft 54 des
Steuerventiles abwärtsbewegt. Dadurch wird der Pumpendruck aus der Leitung
60 durch die,Schlitze 62 und den Durchgang 63 hindurch an das
obere Ende des Einstellventilschaftes 55 angeschlossen. Dieser Schaft wird
dann entgegen der Vorspannung durch seine Zentrierfeder abwärtsbewegt, und der Pumpendruck
aus der Leitung 60 wird 1 über die Schlitze 66 in den Kanal
67 und dadurch in die Sammlerleitung 49 und die zum Stangenende des Zylinders
führende Leitung 51
geleitet, da der Sperrventilschaft 44 jetzt durch seine
Feder 46 aufwärtsgedrängt wird.
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Da das Vorhandensein von Druck in einer Einrichtung, welche die Sammler
und die Zylinder und ähnliche Mittel enthält, in einer nicht betreuten Maschine
gefährlich ist, ist ein Ventil vorgesehen, um die Einrichtung automatisch zu entlasten,
wenn der Motor der Zugmaschine und daher auch die hydraulische Pumpe abgeschaltet
wird. Diese Entlastungseinrichtung, siehe Fig. 6,
weist eine Spindel
83 auf, die gewöhnlich durch den Pumpendruck
und entgegen
der Vorspannung einer Feder 84 in der dargestellten Lage gehalten wird. Bei Aussetzen
der Pumpe aufgrund irgendeiner Ursache bewegt die Feder 84 die Spindel
83
nach rechts, wodurch eine Verbindung zwischen einer Leitung 86 und
den Sammlern und einer Leitung 87 zum Behälter hin hergestellt wird. Auf
diese Weise wird das ganze Druckmittel aus der Einrichtung entlastet, um dem vorderen
Ende des Räumers die Abwärtsbewegung aufgrund der Schwerkraft zu ermöglichen, so
daß er fest auf der Zugmaschine aufliegt. Dadurch wird wirksam ein nicht vorhersehbares
zeiiweiliges Zusammenbrechen der Federeinrichtung aufgrund von Leckerscheinungen
in den Ventilen und am Kolben des Zylinders 36 vermieden.