DE19853838A1 - Federung für ein Fahrzeug, insbesondere für mit einer höhenverstellbaren Last be- und entladbares Nutzfahrzeug - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Federung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein mit einer höhenverstellbaren Last be- und entladbaren Nutzfahrzeug, mit einer Karosserie und mit zumindest einer, zwei Räder aufweisenden Achse, wobei die Räder zumindest dieser Achse über kompressible Federelemente gegenüber der Karosserie vertikal beweglich sind. Die Federelemente (5) sind schlauchartig ausgeführt und in ein Hydrauliksystem eingebunden, welches eine Änderung und Einstellung der Federkonstanten gestattet.

Description

Die gegenständliche Erfindung betrifft eine Federung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein mit einer höhenverstellbaren Last be- und entladbares Nutzfahrzeug, mit einer Karosserie und mit zumindest einer, zwei Räder aufweisenden Achse und mit zwischen dieser und der Karosserie wirkenden Federelementen.

Relativ langsam fahrende Fahrzeuge, wie beispielsweise sogenannte Flurförderfahrzeuge, die umgangssprachlich auch als Gabelstapler bekannt sind, haben üblicherweise keine gefederten Achsen. Einfachere Ausführungen von Gabelstaplern besitzen sogar hinten nur ein einziges Rad. Es sind jedoch auch Ausführungen üblich, wo auf der Hinterachse des Gabelstaplers zwei Räder vorgesehen sind, die dann gegenüber der Karosserie des Gabelstaplers vertikal beweglich sind. Bei herkömmlich aufgebauten Gabelstaplern ist eine Federung und damit eine Vertikalbewegung der Achsen gegenüber der Karosserie nur durch die Bereifung, die üblicherweise mit Vollreifen erfolgt, und über die Achslagerung, durch die üblichen Gummilager, möglich. Dabei ist beim Stapeln, wenn der Gabelstapler eine Last aufnimmt oder abgibt, die derart gegebene Federung oft zu weich, was die Kippstabilität des Fahrzeuges beeinträchtigt, und beim Fahren zu hart, was nicht nur einen eingeschränkten Fahrkomfort zur Folge hat, sondern sich auch auf die Fahrzeuggeschwindigkeit, die nicht zu hoch sein darf, auswirkt.

Auch die meisten Traktoren besitzen keine gesonderte Federung. Bei ihnen ist üblicherweise die Hinterachse als integraler Bestandteil des hinteren Differential- und Hauptgetriebegehäuses ausgeführt, so dass die Hinterräder gegenüber der Karosserie vertikal beweglich sind. Die Vorderachse ist üblicherweise starr ausgeführt und mit einem mittigen Gelenk an der Karosserie abgestützt. Auch die Vorderachse federt also nicht. Einfederungen werden daher allein von den Reifen ermöglicht.

Die Erfindung hat sich nun zur Aufgabe gestellt, für Nutzfahrzeuge, wie beispielsweise einem Gabelstapler, eine Federung bereitzustellen, mit welcher auf einfache und wirkungsvolle Weise beim normalen Fahren der Fahrkomfort verbessert wird, mit dem aber auch gleichzeitig beim Stapeln - beim Heben, Senken und Übergeben von Last - die Kippstabilität des Fahrzeuges sichergestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Federelemente schlauchartig ausgeführt und in ein Hydrauliksystem eingebunden sind, welches eine Änderung und Einstellung der Federkonstanten gestattet.

Die erfindungsgemäß ausgeführte Federung ist durch die schlauchartig ausgeführten Federelemente sehr kompakt ausgeführt. Diese Federelemente sind dabei Teile eines Hydrauliksystems, das eine Änderung und Einstellung der Federung - ob weicher oder härter - gestattet. Somit können mit dieser Federung ausgestattete Fahrzeuge beim Fahren durch eine vergleichsweise weiche Einfederung einen erhöhten Fahrkomfort besitzen und es kann das Stapeln - das Be- und Entladen von Ladung - mit einer hart eingestellten Federung durchgeführt werden, so dass die in diesem Fall erwünschte erhöhte Kippstabilität des Fahrzeuges gewährleistet werden kann.

Zur Veränderung der Federkonstanten der Federung umfasst das Hydrauliksystem für jede Achshälfte einen in an sich bekannter Weise funktionierenden Expansionsbehälter. Dies stellt die erwünschten Effekte - Änderung und Einstellung der Federung - bei einem platzsparenden und einfachen Aufbau der Federung sicher.

Die Federung kann, etwa zum Be- und Entladen von Last, in eine praktisch wirkungslose Lage versetzt werden, indem zwischen dem Expansionsbehälter und den Federelementen einer Achshälfte ein den Fluidfluss unterbindendes Ventil angeordnet wird. Dabei kann dieses Ventil, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, auch zur Drosselung - beim Einnehmen einer nicht ganz geschlossen Stellung - eingesetzt werden.

Die zuverlässige Wirkungsweise bei einfachem Aufbau wird ferner nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch unterstützt, dass das Hydrauliksystem mit einer hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Druckregelvorrichtung zusammenwirkt.

Die Federelemente selbst bestehen insbesondere aus Gummi oder Kunststoff, sind mehrlagig aufgebaut und besitzen vorzugsweise zumindest eine mit Festigkeitsträgern versehene Verstärkungslage. Derart ausgeführte Federelemente beanspruchen wenig Raum zu ihrer Unterbringung zwischen Achse und Karosserie. Dabei ist der eine Endbereich der Federelemente geschlossen ausgeführt.

Die Federung umfasst nun pro Achshälfte vorzugsweise mehrere, insbesondere vier und jeweils paarweise mit ihren zwei Stirnflächen einander zugekehrte Federelemente. Dabei wird sich die Anzahl der Federelemente nach den jeweils gestellten Anforderungen richten. Die paarweise Anordnung ist wiederum für eine sehr platzsparende Unterbringung der Federelemente günstig.

Damit die schlauchartig ausgeführten Federelemente über ihre gesamten zur Verfügung stehende Bereiche genützt werden können, ist es von Vorteil, wenn sie jeweils in Schalen eingebettet sind, wovon die eine karosseriefest, die andere achsfest angeordnet ist.

Eine besonders raumsparende Anordnung der Federelemente sieht vor, dass sowohl die Federelemente selbst als auch die Schalen, in die sie eingebettet sind, bogenförmig gekrümmt sind.

Eine einfache Verbindung der Federelemente zu den Schalen kann beispielsweise dadurch sichergestellt werden, dass die Federelemente in den Schalen anvulkanisiert sind.

Um eine unbeabsichtigte Fehlbedienung der Federung auszuschließen, kann vorgesehen werden, dass eine Druckänderung im Hydrauliksystem und/oder ein Schließen und Öffnen der Ventile an ein automatisches Erkennen der verschiedenen Betriebszustände, wie Be- und Entladevorgang, Fahren mit und ohne Last etc., gekoppelt wird.

Um einen Ausgleich von Bodenunebenheiten zum Beeinflussen des Niveaus beim Be- und Entladevorgang, wo eine erhöhte Kippstabilität erwünscht ist, zu erreichen, kann vorgesehen werden, dass die Federelemente vor dem Schließen der Ventile beliebig mit Fluid befüllbar sind.

Die erfindungsgemäße Federung eignet sich aufgrund ihres einfachen Aufbaues, ihrer vergleichsweise einfachen und doch effektiven Wirkungsweise insbesondere zur Verwendung in einem Flurförderfahrzeug.

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden nun anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher beschrieben. Dabei zeigt Fig. 1 schematisch und in perspektivischer Ansicht eine Vorderachse für einen Gabelstapler mit einer erfindungsgemäß ausgeführten Federung und Fig. 2 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäß ausgeführtes Federelement, wobei in den Figurenhälften jeweils eine der beiden möglichen Endpositionen des erfindungsgemäßen Federelements dargestellt ist.

Die in Fig. 1 in perspektivischer Ansicht dargestellte Achse 2 für einen Gabelstapler ist hier eine der üblichen starren, durchgehenden Achskonstruktionen mit in die Achse 2 integriertem Getriebe und somit mit einem großvolumigen Getriebekörper. Die Achskonstruktion an sich ist nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung und kann auch anders gestaltet sein. Die Achse 2 ist ferner mit einem linken Achsenstumpf 3a und einem rechten Achsenstumpf 3b versehen, wo jeweils ein Rad angeordnet wird, wobei das rechte Rad 4b dargestellt ist. Dieses Rad 4b besteht in bekannter Weise aus einer Felge und dem für diese Art von Fahrzeug üblichen Vollreifen.

Wie im Folgenden ausführlich beschrieben wird, ist durch erfindungsgemäß ausgeführte Federelemente 5 und durch deren Einbindung in ein Hydrauliksystem sichergestellt, dass beim Fahren eine in ihrer Federkonstanten einstellbare Federung der Karosserie gegenüber der Achse 2 ermöglicht ist, wodurch der Fahrkomfort erhöht wird, und beim Stapeln, beim Be- und Entladen von Gütern, eine erhöhte Kippstabilität gegeben ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind pro Achshälfte jeweils vier erfindungsgemäß ausgeführte Federelemente 5, die paarweise angeordnet sind, vorgesehen. Jedes Federelement 5 ist schlauchartig ausgebildet, sitzt bogenartig gekrümmt und der Form der Außenkontur der Achse 2 angepaßt über seine gesamte Länge auf der Achse 2. Von außen stützen sich auf den Federelementen 5 Teile 1a der ansonsten nicht dargestellten Karosserie ab. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind zu diesem Zweck die schlauchartigen Federelemente 5 sowohl auf der Achse 2 als auch am Karosserieteil 1a in Schalen 1b, 2b eingebettet, die von ihrer Kontur her der Außenkontur der schlauchartigen Federelemente 5 angepaßt sind.

Wie ebenfalls Fig. 2 zeigt, ist jedes Federelement 5 im Querschnitt grundsätzlich als Kreisring gestaltet. Dieser Kreisring besitzt einen schichtartigen Aufbau mit mehreren Lagen aus Gummi oder einem geeigneten flexiblen Kunststoff und zumindest eine Verstärkungslage mit Festigkeitsträgern aus Metall oder textilem Material. Die Verstärkungslage kann in bekannter Weise als ein Kreuzgewebe oder dgl. ausgeführt sein. Es kann daher jedes Federelement 5 einen Aufbau besitzen, der dem eines herkömmlichen Hochdruckschlauches zumindest ähnlich ist.

Die Federelemente 5 sitzen bevorzugt paarweise und einander zugewandt auf der Achse 2, wobei an den einander zugekehrten Endbereichen in die Federelemente 5 Leitungen 6 münden, die Teil eines noch zu beschreibenden Systems von Leitungen innerhalb eines Hydrauliksystems sind. Die zweiten Endbereiche der Federelemente 5 sind geschlossen, wobei zu diesem Zweck in bekannter Weise in die Federelemente 5 jeweils eine Armierung - beispielsweise ein Stahlrohr - integriert sein und ein Schraubverschluß vorgesehen sein kann. Der innerhalb jedes Federelementes 5 gebildete Hohlraum ist über das Hydrauliksystem mit einem Hydraulikmedium, einem Fluid 11, gefüllt, welches beispielsweise ein Öl oder ein Glycol- Wassergemisch sein kann.

Wie bereits erwähnt, sind auf jeder Achshälfte jeweils zwei Paare von Federelementen 5 vorgesehen. Diese Paare von Federelementen 5 stehen über die Leitungen 6 und von diesen abzweigenden Hauptleitungen 9 unter Zwischenschaltung von Expansionsbehältern 8 mit einer Druckregelvorrichtung 12 in Verbindung. In jeder der beiden Hauptleitungen 9, von der die Verbindungen zu den beiden Paaren von Federelementen 5 erfolgen, ist jeweils ein Ventil 10 eingebaut, über welches die Hauptleitung 9 gesperrt werden kann.

In jedem Expansionsbehälter 8, die in an sich bekannter Weise funktionieren, ist ein mit einem kompressiblen Medium, beispielsweise Stickstoff, gefüllter flexibler Speicher - insbesondere eine Blase - untergebracht, so dass das Kompressionsvermögen des Speichers, welches von der Flüssigkeitsmenge im Hydrauliksystem abhängt, bestimmt, ob die Federung eher weich oder eher härter eingestellt ist. Die Füllmenge an Fluid im Inneren der Federelemente 5 stellt sich je nach der Belastung durch die Karosserie ein. Die linke Hälfte der Fig. 2 zeigt eine Lage mit maximalem Füllmenge, in der rechten Hälfte von Fig. 2 ist eine Lage dargestellt, bei der das Federelement 5 größtmöglich eingefedert ist und zwischen der Achse 2 und dem Karosserieteil 1a der geringste Abstand vorliegt.

Durch die Druckregelvorrichtung 12 kann somit durch Zu- oder Abführen kleiner Mengen an Hydraulikfluid das Volumen des Speichers in den Expansionsbehältern 8 geändert werden. Die Druckregelvorrichtung 12 regelt dabei die beiden Expansionsbehälter 8 unabhängig voneinander. Dies kann seitens der Druckregelvorrichtung 12 pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.

Bei unbeladenem Gabelstapler oder mit abgesenkter Last bei tiefer Schwerpunktlage, bzw. wenn Last von einem Ort zu einem anderen transportiert werden soll, sollen eine vergleichsweise weiche Federung und somit ein guter Fahrkomfort gewährleistet sein. In diesem Fall werden die beiden Ventile 10 offen gehalten, so dass beim Einfedern der mit Fluid gefüllte Raum in den Federelementen 5 verringert wird und das flüssige Medium aus den Federelementen 5 die mit Gas gefüllten Speicher der Expansionsbehälter 8 komprimiert. Je nach Belastung und Einfederung erfolgt anschließend selbstverständlich auch ein Rücktransport des flüssigen Mediums in die Federelemente 5. Dabei kann über die Druckregelvorrichtung 12 die Federung härter oder weicher eingestellt werden.

Beim Be- und Entladen des Gabelstaplers ist es aus Gründen der Sicherheit unerwünscht, den Be- und Entladevorgang bei vertikal beweglicher und federnder Karosserie vorzunehmen. Hier wird nachdem Stillstand des Gabelstaplers, bevor dieser seine Gabel zum Be- und Entladen anhebt, über die Druckregelvorrichtung 12 soviel Fluid in die Expansionsbehälter 8 und damit in die Federelemente 5 gedrückt, dass praktisch keine Einfederung mehr möglich ist. Alternativ dazu können die Ventile 10 geschlossen werden, so das die Verbindung zwischen den Federelementen 5 und den Expansionsbehältern 8 unterbrochen ist. Dabei kann das Schließen der Ventile 10 in einer beliebigen Position, das heißt bei beliebiger Füllmenge an Fluid in den Federelementen 5, erfolgen.

Um sicherzustellen, dass der durch die gegenständliche Erfindung erzielbare Sicherheitsgewinn - Kippstabilität beim Be- und Entladen - durch eine Fehlbedienung nicht verloren geht, kann eine automatische Regelung der Federung vorgesehen werden. So kann etwa das Einstellen einer harten Federung oder ein Öffnen oder Schließen der Ventile 10 zweckmäßigerweise mit einer Betätigung der Gabel beim Heben und Senken der Nutzlast und mit einer Erkennung der Anwesenheit einer Nutzlast gekoppelt werden.

Zur Erhöhung der Kippstabilität kann über die Hydrauliksysteme zusätzlich eine Niveauregelung erfolgen, so dass durch unterschiedlichen Füllstand des Fluids 11 in den Federelementen 5 sichergestellt werden kann, dass das Be- und Entladen des Gabelstaplers in einer möglichst waagrechten Position des Ladegutes möglich ist. Durch eine derartige Niveauregelung können Bodenunebenheiten ausgeglichen werden oder auch ein beliebiger Füllstand in den Federelementen 5 der beiden Achshälften eingestellt werden.

Zusätzlich kann das Einstellen einer teilweisen geschlossenen Ventilstellung zur Drosselung vorgesehen werden.

Die Verbindung der Achse 2 zur Karosserie erfolgt bevorzugt über die Federelemente 5, indem diese beispielsweise sowohl in den Schalen 2b der Achse 2 als auch in den Schalen 1b der Karosserieteile 1a anvulkanisiert sind. Die Herstellung dieser Konstruktion wird dadurch vereinfacht, wenn zumindest die Schalen, die karosseriefest sind, als gesonderte Teile gefertigt werden, die mit der Karosserie erst nach dem Anvulkanisieren der Federelemente 5 verbunden werden. Auch die achsfesten Schalen 2b können gesonderte, mit der Achse 2 zu verbindende Teile sein. Diese Maßnahme gestattet auch, die erfindungsgemäße Federung an Achsen zu positionieren, die keine großvolumigen Getriebekörper besitzen.

Die gegenständliche Erfindung, die mit Expansionsbehältern oder dergleichen und einer Druckregelvorrichtung zusammenwirkenden Federelemente, sind auch bei anderen Nutzfahrzeugen, beispielsweise Traktoren, mit den erwähnten Vorteilen, der Erhöhung des Fahrkomforts beim Fahren und dem Sicherstellen der Kippstabilität beim Be- und Entladen von Ladung, einsetzbar. Solche Fahrzeuge können beispielsweise auch Schienenfahrzeuge sein. Grundsätzlich lassen sich die erfindungsgemäßen Federelemente aber auch als Ersatz für konventionelle Federn einsetzen. Je nach Fahrzeug und Einsatzzweck wird dabei pro Achshälfte zumindest ein Federelement vorgesehen. Dabei können die erfindungsgemäß ausgeführten Federelemente auch bei geteilten Achskonstruktionen eingesetzt werden.

Claims (13)

1. Federung für ein Fahrzeug, insbesondere für ein mit einer höhenverstellbaren Last be- und entladbaren Nutzfahrzeug, mit einer Karosserie und mit zumindest einer, zwei Räder aufweisender Achse, wobei die Räder zumindest dieser Achse über kompressible Federelemente gegenüber der Karosserie vertikal beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (5) schlauchartig ausgeführt und in ein Hydrauliksystem eingebunden sind, welches eine Änderung und Einstellung der Federkonstanten gestattet.

2. Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hydrauliksystem für jede Achshälfte einen in an sich bekannter Weise funktionierenden Expansionsbehälter (8) umfasst.

3. Federung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Expansionsbehälter (8) und den Federelementen (5) einer Achshälfte ein den Fluidfluss unterbindendes oder drosselndes Ventil (10) angeordnet ist.

4. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das . Hydrauliksystem mit einer hydraulisch oder pneumatisch arbeitenden Druckregelvorrichtung (12) zusammenwirkt.

5. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schlauchartig ausgeführte Federelement (5) aus Gummi oder Kunststoff besteht, mehrlagig aufgebaut ist und insbesondere zumindest eine Festigkeitsträger aufweisende Verstärkungslage besitzt.

6. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Endbereich der Federelemente (5) geschlossen ausgeführt ist.

7. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass pro Achshälfte mehrere, insbesondere vier und insbesondere jeweils paarweise mit ihren zwei Stirnflächen einander zugekehrte Federelemente (5) vorgesehen sind.

8. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (5) jeweils in zwei Schalen (1b, 2b) eingebettet sind, von welchen die eine karosseriefest und die andere achsfest ist.

9. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (5) und die Schalen (1b, 2b), in die sie eingebettet sind, bogenförmig gekrümmt, insbesondere der Außenkontur der Achse (2) angepasst, sind.

10. Federung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (5) in den Schalen (1b, 2b) anvulkanisiert sind.

11. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckänderung im Hydrauliksystem und/oder das Schließen und Öffnen der Ventile (10) an ein automatisches Erkennen der verschiedenen Betriebszustände, wie Be- und Entladevorgang, Fahren mit und ohne Last etc., gekoppelt ist.

12. Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Federelemente (3) vor dem Schließen der Ventile (10) beliebig mit Fluid befüllbar sind.

13. Verwendung der Federung nach einem der Ansprüche 1 bis 12 in einem Flurförderfahrzeug.