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Pendelachsabstützventil für Fahrzeuge, inshesondere für Baus-tellenfahrzeuge
wie Bagger, Lader od. dgl.
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Die vorliegende Erfindung bezieht -sich auf ein Pendelachsabstützventil
für Fahrzeuge, insbesondere für Baustellenfahrzeuge wie-Bagger, Lader od.dgl., bestehend
aus einem mit zwei Anschlüssen versehenen Gehäuse, in dem ein vorzugsweise durch
Druckluft betätigbarer Steuerkolben mit einer die beiden Anschlüsse Verbindenden
Ringnut gegen eine Feder verschiebbar angeordnet:ist und einem Ausgleichsbehälter,
von dem aus bedarfsweise Differenzölmengen zu den beiden Anschlüssen nachsaugbar
sind.
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Bei bestimmten Fahrzeugen wie beispielsweise Baggern,.Ladern odOdgl.
wird das Chassis gegen.die Pendelachse mittels sogenannter Plunger abgestützt. Der
Drehpunkt der Pendel achse liegt dabei bekanntlich oberhalb oder unterhalb der Verbindungslinie
der Plungerenden in Neutralstellung, d.h. in Horizontallage. Die Plunger sind dabei
in Betriebsstellung über das eingeschaltete Pendelachsabstützventil miteinander
verbunden.
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Erfolgt nun eine Auspendelung der Achse, so ergeben sich für die Plunger
verschiedenartig große.Hübe, so daß im an sich abgeschlos--senen Hydrauliksystem
der Plunger eine gewisse Ölmenge fehlt, wobei das Volumen dieser fehlenden Ölmenge,
die auch als Differenzölmenge bezeichnet wird, abhängig ist von der wirksamen Querschnittsfläche
der Plungerkolben sowie von der Differenz der
unterschiedlich großen
Hübe der beiden Plungerkolben.
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Es sind deshalb Pendelachsabstützventile der einyangs erwähnten Art
bekannt, welche die Möglichkeit bieten, bei Auspendeln der Pendelachse die jeweils
benötigte Differenzölmenge in den Plungerkreislauf nachzusaugen. Bei den bisher
bekannten Pendelachsabstützventilen erfolgt die Nachsaugung der benötigten Differenzölmenge
über Rückschlagventile, welche in unmittelbar zu den beiden Plungeranschlüssen geführten
Zulaufbohrungen angeordnet sind.
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Durch diese Ausbildung der Pendelachsabstützventile ist es zwar möglich,
die beim Auspendeln der Achse auftretende Differenzölmenge in den Plungerkreislauf
hineinzusaugen, ein umgekehrtes Entweichen der Differenzölmenge beim Zurückschwenken
der Pendelachse in die Neutrallage ist aber nicht möglich, da in diesem Falle die
Rückschlagventile den Rückfluß der überschüssigen Ölmenge verhindern.
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Daraus ergeben sich gewisse Nachteile, die vor allen Dingen darin
liegen, daß sich innerhalb der Plunger ein erhöhter Druck aufbaut, der die Achse
gegenüber dem Chassis verspannt. Außerdem entsteht durch diesen Effekt des sich
"Aufpumpenst' der Plunger bei Radialbewegungen der Plungerkolbenenden auf deren
Auflageflächen eine hohe Reibung und somit überhöhter Verschleiß für Plunger und
Auflageflächen.
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein
Pendelachsabstützventil der eingangs erwähnten Art so zu gestalten, daß einerseits
bei Auspendeln der Pendelachse die benötigte Differenzölmenge nachgesaugt werden
kann und daß bei Rückschwenken der Pendel achse in ihre Neutrallage die nunmehr
überschüssige Ölmenge aus dem Plüngerkreislauf entweichen kann, wobei das sich durch
diese Möglichkeiten auszeichnende Ventil in seinem konstruktiven Aufbau'niCh komplizierter
und aufwendiger sein soll als die bisher bekannten Ventile der eingangs erwähnten
Art.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß z;
schen dem Steuerkolben und der Feder ein Ausgleich-skolben mit.
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einer Nachsaugbohrung undhinem Rückschlagventil angeordnet und zwischen
Steuerkolben und Ausgleichskolben eine Ausgleichskammer geschaffen ist, die mit
der Ringnut des Steuerkolbens durch Zuführungsbohrungen verbunden ist, wobei das
Volumen der Ausgleichskammer veränderlich ist und in der äußersten Verschiebestellùng
des Ausgleichskolbens etwa dem Volumen der maximalen Differenz menge entspricht.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen im wesentlichen darin,
daß durch die Anordnung des Ausgleichskolbens mit verhältnismäßig geringem konstruktiven
und fertigungstechnischen Aufwand dz Möglichkeit gegeben ist, die einmal in. den
Plungerkreislauf hineingegebene Differenzölmenge wieder aus diesem entweichen zu
lassen, so daß also bei Rückschwenken der Pendelachse in Neutralstellung eine Verspannung
der Achse gegenüber dem Unterwagen vermieden ist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich-aus den Unteransprüchen
sowie aus der nachfolgenden Beschreibung des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles.
Es zeigen: Fig, 1 das Einbauschema eines Pendelachsabstützventiles, Fig. 2 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung für die Entstehung der sogenannten Differenzölmenge,
Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch ein erfindungsgemäßes Pendelachsabstützventil.
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Aus dem in Fig. 1 gezeigten'EinDauschema ergibt sich, daß sich auf
der Pendelachse 1 die Plunger 2 über die Plungerkolben 3 abstützen. Die beiden Plunger
- 2 sind durch Zuleitungen 4 und 5 miteinander verbunden, wobei zwischen den Zuleitungen
4 und 5 das eigentliche Pendelachsabstützventil 6 angeordnet ist. Bei dem dargestellten
Ausführungsbeispiel ist dieses Pendelachsabstützventil
6 pneumatisch
betätigbar, und zwar durch ein Schaltun welches die Beaufschlagung des Pendelachsabstützventiles
!ì )-Zuführung von Druckluft aus einem Druckluftbehälter 8 Selbstverständlich ist
es abweichend von diesem Ausführungsab spiel auch denkbar, das Pendelachsabstützventil
6 beispielsweise von Hand, hydraulisch oder auch elektromagnetisch zu steuern.
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Anhand der Fig. 2 soll im folgenden erläutert werden, wodurch die
sogenannte "Differenzölmenge" bei Pendelachsabstützungen gemäß der Fig. 1 entsteht.
Bei dem in Fig. 2- gegebenen Beispiel liegt der Pendeldrehpunkt "p" oberhalb der
Pendelachsauflagefläche 1; es ist aber auch möglich, diesen Pendelachsdrehpunkt
unterhalb der Pendelachsauflagefläche 1 anzuordnen. Dies hängt lediglich von der
Gesamtkonstruktion. -des jeweiligen Fahrzeuges ab und hat keinerlei Einfluß auf
die bier zu behandelnde Entstehung der Differenzölmenge. Befindet 'sich die Pendelachse
1 in Neutralstellung, also in Horizontallage, so sind die beiden Plungerkolben 3,
die sich auf dieser Pendelachse 1 abstützen, gleich weit ausgefahren. Erfolgt nunmehr
eine Auspendelung der Pendelachse 1 um den Winkel 2, so liegt der Schnittpunkt der
Verbindungslinie deriPlungerkolbenenden "A-A" um das Maß b versetzt auf der Verbindbngslinie
der Plungerkolbenenden in Neutralstellung der Pendel achse 1.
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Daraus folgt, daß in ausgeschwenkter Stellung der Pendelachse 1 die
Ankatheten C und d unterschiedlich groß sind und demzufolge auch die Gegenkatheten
e und f unterschiedlich groß sind, was bedeutet, daß der Ausfahrhub der beiden Plungerkolben
3'unterschiedlich groß ist. Durch den weiter ausfahrenden Plungerkolben 3 wird also
eine Differenzölmenge erforderlich, deren Volumen von der Querschnittsfläche des
Plungerkolbens 3 sowie von der Differenz der unterschiedlich großen Gegenkåtheten
f und e abhängig ist.
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Diese Differenzölmenge wird durch das Pendelachsabstützventil 6 bei
Auspendeln der Pendelachse 1 in den Plungerkreislauf nachgesaugt, so daß also ein
volls.tandig'es'Ausfahren des Plungerkolbens gewährleistet ist, dessen Ausfahrhub
infolge der vorstehend erläuterten Ursachen größer ist als der Einfahrhub des gegenüberliegenden
Plungerkolbens
3.
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Die Möglichkeit der Nachsaugung von Differenzölmengen ist bei bisher
bekannten Pendelachsabstützventilen gegeben, aller dings besitzen die bekannten
Pendelachsabstützventile nicht die Möglichkeit, bei Rückschwenkung der Pendelachse
1 in ihre Merkmallage die nunmehr überschüssige Differenzölmenge aus dem Plung kreislauf
2 abzuführen.
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Dies wird durch das erfindungsgemäße Pendelachsabstützventil 6 erreicht,
welches in Schnittdarstellung in Fig. 3 gezeigt ist und dessen Aufbau und Wirkungsweise
im folgenden näher erläutert wird.
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Das Pendelachsabstützventil 6 besteht aus einem Gehäuse 9, welches
zwei Anschlüsse 4a und 5a für die beiden Plunger 2 aufweist. In dem Gehäuse.9 ist
ein Steuerkolben 10 verschiebbar angeordnet, wobei dieser Steuerkolben 10 mit einer
Ringnut' 11 versehen ist, welche bei entsprechender Verschiebung des Steuerkolbens
10 die beiden Anschlüsse 4a und 5a miteinander verbindet. Der Steuerkolben 10 ist
durch einen Luftkolben 12 betätigbar, welcher Luftkolben 12 durch das in Fig. 1
gezeigte Schaltventil 7 durch Druck luft beaufschlagbar ist.
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Dem Steuerkolben 10 ist ein Ausgleichskolben 13 nachgeordnet, der
eine Nachsaugbohrung 14 sowie ein Rückschlagventil 15' aufweist, welches diese Nachsaugbohrung
14 abdichtet. Der Ausgleichskolben 13 wird durch. eine Feder 16 beaufschlagt, die
sich an ihrem anderen Ende an einem das Gehäuse 9 abschließenden Deckel 17 abstützt.
Durch die Feder 16 wird der Ausgleichskolben 13 an den Steuerkolben 10 angedrückt.
Auf der Oberseite des Gehäuses 9 ist ein Ausgleichsbehälter 18 vorgesehen, der durch
eine Bohrung 19 mit dem Inneren-des Gehäuses 9 in Verbindung steht. Der Ausgleichsbehälter
18 dient also Ölvorratsbehälter.
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Der Ausgleichskolben 13 ist auf der dem Steuerkolben 10 zugewandten
Seite mit einer Ausgleichskammer 20 versehen, wobei diese Ausgleichskammer 20 durch
Zuführungsbohrungen 21 inncerhalb des Steuerkolbens 10 mit der Ringnut 11 verbunden
ist.
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Weiterhin weist der Ausgleichskolben 13 an seinem äußeren Rand zwei
Abspritzbohrungen 22 22 auf. Diesen Abspritzbohrungen 22 ist eine Abspritzkante
23 im Bereich des Verschiebeweges des Ausgleichskolbens 13 im Gehäuse 9 zugeordnet.
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Die vorstehend beschriebene konstruktive Ausbildung des Pendel; achabstützventiles
6 ermöglicht nunmehr folgende Wirkungsweise: Durch Beaufschlagung des Luftkolbens
12 mit Druckluft wird der Steuerkolben 10 sowie der Ausgleichskolben 13 entgegen
der Wirkung der Feder 16 verschoben, bis die Ringnut 11 die beiden Anschlüsse 4a
und 5a miteinander verbindet. In dieser Einscha'ltstellung sind also die beiden
Plunger 2 miteinander verbunden.
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Erfolgt nun eine Auspendelung der Pendel achse 1, so wird die benötigte
Differenzölmenge, deren Entstehung weiter oben beschrieben ist, durch die Nachsaugbohrung
14 durch Öffnen des Rückschlagventiles 15 über die Ausgkeichskammer 20 und die Zuführungsbohrungen
21 den beiden Anschlüssen 4a und 5a zugeführt.
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Tritt nun der Fall ein, daß die Pendel achse 1 in ihrer Neutrallage
zurückschwenkt, so wird die nun nicht mehr benötigte Differenzölmenge in umgekehrter
Richtung in die Ausgleichskammer 20 zurückfließen und eine Verschiebung des Ausgleichskolbens
13 entgegen der Wirkung der Feder 16 verursachen, wobei der Ausgleichskolben 13
vom Steuerkolben 10 abhebt. Je nach der Größe des Volumens der zurückströmenden
Differenzölmenge findet dabei eine mehr oder weniger große Verschiebung des Ausgleichskolbens
13 statt. Erfolgt das Zurückpendeln der Pendel achse 1 aud der maximal möglichen
Verschwenkposition heraus, was der Rückführung der maximal möglichen Differenzölmenge
entspricht, so wird der Ausgleichskolben 13 so weit in Richtung des Deckels 17 verschoben,
daß die Abspritzbohrungen 22 über die Abspritzkante 23 hinausragen, so daß also
die überschüssige Differenzölmenge in den Ausgleichsbehalter 18 zurückfließen kann.
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Nachdem durch dieses Zurückfließen in den Ausgleichsbehälter 18 ein
Druckausgleich auf beiden Seiten des Ausgleichskolbens 1-3 erfolgt ist, wird durch
die Feder 16 der Ausgleichskolben. 13 so weit in Richtung des Steuerkolbens 10 geschoben,
daß die Abspritzbohrungen 22 wieder abgedichtet sind. Dabei verbleibt zwischen Steuerkolben
10 und Ausgleichskolben 13 ein gewisser Abstand, der durch eine unter Druck stehende
Ölsäule ausgefüllt ist. Diese in der aufgrund der Verschiebemöglichkeit des Ausgleichskolben
13 variablen Ausgleichskammer 20 befindlichÖlmenge wird bei erneuter Ausschwenkung
der Pendelachse 1'wieder den beiden Anschlüssen 4a und 5a zugeführt und sorgt somit--für
ein vollständiges Ausfahren bzw. Einfahren der Plungerkolben 3.
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Wird durch Entlastung des-Luftkolbens 12 der Steuerkolben 10 aus der
Einschaltstellung herausgefahren, d.h. die beiden Anschlüsse 4a und 5a gegeneinander
gesperrt, so sorgt die zwischen Steuerkolben 10 und Ausgleichskolben 13 verbleibende,
unter Druck stehende Ölmenge ganz allmählich für einen Ausgleich der immer auftretenden
Leckölverluste, wobei sich der Ausgleichskolben 13 in Richtung des Steuerkolbens
10 bewegt und nach einer gewissen Zeit wieder an diesem anliegt. Damit ist die Ausgangsstellung,
die in Fig. 3 dargestellt ist, wieder erreicht.
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In Abwandlung von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist es auch denkbar,
auf die Abspritzbohrungen 22 sowie auf die Abspritzkante 23 zu verzichten und den
Verschiebeweg des Ausgleichskolbens 13 so groß zu wählen, daß das Volumen der Ausgleichskammer
20 bei maximaler Verschiebestellung des Ausgleichskolbens 13 dem Volumen der maximal
möglichen Differenzölmenge entspricht.
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Entscheidend für die vorteilhafte Wirkung des erfindungsgemäßen Pendelachsabstützventiles
6--ist also die Schaffung der veränderlich großen Ausgleichskammer 20 zwischen Steuerkolben
10 und Ausgleichskolben 13.
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Abschließend sei der Vollständigkeit halber noch darauf hingewiesen,
daß das Gehäuse 9 eine Entlüftungsbohrung 24 aufweist, welche durch eine Schraube
25 abdichtbar ist, so daß eine einwandfreie Ölbefüllung deu Plungerkreislaufes ermöglicht
wird.