-
Hydrauliksystem, insbesondere Pendelachsabstützeinrichtung Die Erfindung
betrifft ein Hydrauliksystem, insbesondere eine Pendelachsabstützeinrichtung, mit
mindestens zwei angeschlossenen Zylindern, deren Druckräume über einen Steuerschieber
in der einen Stellung (Fahrtstellung) verbunden und in der anderen Stellung (ArDeitsstellung)~~voneinander
abgesperrt sind, wobei an das Hydrauliksystem ein Haahfüllbehälter angeschlossen
ist, der über ein Rückschlagventil bei Druokaufbau im Hydrauliksystem während der
Fahrtstellung der beiden Zylinder vom Hydrauliksystem abgetrennt ist.
-
Ein derartiges Hydrauliksystem ist aus dem DBGM 7 438 46i bekannt.
Bei dieser Einrichtung ist zusEtzlich zum Steuerschieber ein federbelasteter Ausgleichskolben
vorgesehen, der axial fluchtend mit dem Steuerschieber vorgesehen und gelagert ist,
wobei die Stirnflächen des Steuerschiebers und des Ausgleichskolbens unmittelbar
aneinander anliegen.
-
Die vom Nachfüllbehälter zu dem Hydrauliksystem führende Nachfülleitungbesitzt
ein Rückschlagventil, welches hier in dem Ausgleichskolben eingebaut ist. Damit
ist diese
Einrichtung in der Lage, in der Fahrtstellung, also wenn
beide Zylinder miteinander verbunden sind, überschüssige Flüssigkeitsmengen aufzunehmen.
Diese über schüssigen Fliissigkeitsmengen werden zwischen dem Steuerschieber und
dem Ausgleichskolben gespeichert.
-
Diese iiberschüssigen Flüssigkeitsmengen können in das System zurückgeführt
werden, so daß Leckverluste ausgeglichen werden können sofern diese kleiner sind
als die aufgenommene Speichermenge. Bei dieser Einrichtung ist es auch möglich,
in der Fahrtstellung fehlende Flüssigkeitsmengen über C: uckschlagventil nachzusaugen,
falls ein entsprechender Unterdruck im System auftritt. Dieser zum Nachsaugen erforderliche
Unterdruck ist jedoch nicht immer vorhanden. So kann es beispielszreise bei einem
Mobilbagger mit einer hydraulisch abgestützten Pendelachse vorkommen, daß die Plunger
der am Fahrzeugrahmen befestigten Abstützzylinder nicht wie vorgesehen an der Pendelachse
anliegen, weil die Plunger im Zylindergehäuse zu schwergängig sind oder verklemmen
und damit durch ihr Eigengewicht keinen oder jedenfalls keinen ausreichender Unterdruck
zum Nachsaugen erzeugen können. In einem solchen Fall findet also während der~Fahrtstellung
keine Nachspeisung zu den Zylinderräumen statt, so daß die Plungerstangen von der
Brücke bzw. der Pendelachse abheben, so daß Spalte entstehen, wodurch die Möglichkeit
geschaffen ist, daß die entsprechenden Teile während der Fahrt einer schlagartigen
dauernden Beanspruchung und damit einer vorzeitigen Zerstörung ausgesetzt sind.
-
Auch die DT-PS 1 264 963 sowie die DT-AS 1 299 532 zeigen eine ähnliche
Binrichtung, bei der eine Nachspeisung in der Fahrtstellung begrenzt möglich ist,
und zwar durch Nachsaugen über Rückschlagventile. Wie schon beschrieben,
setzt
diese das Entstehen eines Unterdruckes im Bydraulikb system voraus, was aber realistischerweise
nicht angenommen werden kann. Vorrichtungen dieser Art haben darüber hinaus noch
den wesentlichen Nachteil, daß die Rückführung von überschüssiger Flüssigkeitsmenge
aus dem zu den angeschlossenen Zylindern führenden Hydrauliksystem heraus in-Richtung
auf den Nachfüllbehälter nicht möglich ist. So können hier beispielsweise durch
Erwärmung des Baggers sehr hohe Druckspitzen auftreten.
-
Zum Stand der Technik gehört schließlich noch eine Einrichtung, wie
sie das DBGM 6 750 317 zeigt. Auch hierbei ist eine Nachspeisung während der Fahrtstellung
nur dann möglich, wenn im Hydrauliksystem ein ausreichender Unterdruck auftritt.
-
Überschüssige Flüssigkeitsmengen können in der Fahrtstellung bei dieser
Vorrichtung nicht ausgeglichen werden, so daß auch hier entsprechende Nachteile
nicht zu vermeiden sind.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
beschriebenen Art so weiterzubilden, daß die Nachteile vermieden werden und das
Abheben der Abstützzylinder von der Brücke bzw. der Achse während der Fahrtstellung
vermieden wird. Es soll ein ständiges Nachspeisen während der gesamten-Fahrzeit
bzw. der gesamten Dauer der Fahrtstellung möglich sein, um zum einen Beckverluste
auszugleichen und zum anderen Differenzölmengen auszugleichen, die sich überschüssig
oder unterschüssig während der Fahrt und den damit verbundenen Bewegungen der Achse
ergeben.
-
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß das mit den Abstützzylindern
verbundene Hydrauliksystem während der Fahrtstellung mit einer von dem Hydrauliksystem
unabhängigen Kraft beaufschlagt ist. Diese unabhängige Kraft
wird
in Form einer Speicherkraft, also einer auch in rückwärtiger Richtung nachgiebigen
Kraft, auf das Hydrauliksystem aufgebracht, und zwar in der Fahrtstellung. Da die
Kraft in ihrer Höhe gewählt werden kann, kam sie mit Sicherheit größer gewählt werden,
als die Reibungskräfte der Plungerstangen in den Abstützzylindern, so daß während
der Fahrtstellung die Achse elastisch abgestützt ist und Spalte an den Abstützzylindern
und die damit verbundene Scnlagbeanspruchung nicht auftreten können. Es ist wesentlich,
daß hier ein positiver Druck aufgegeben wird, da nur dieser in der Lage ist, die
einwandfreie Funktion jederzeit, d.h. über die gesamte Fahrtstellung bzw. Fahrtdauer
hinweg zu gewährleisten.
-
Mit besonderem Vorteil erfolgt die Beaufschlagung des Hydrauliksystems
über einen von dem Steuerschieber gesonderten Spannkolben, dessen Arbeitsraum in
keiner Beziehung zu dem Steuerschieber steht. Insbesondere wird der Druckraum dieses
Spannkolbens nicht von dem Steuerschieber begrenzt.
-
Es ist möglich, daß der Spannkolben wie auch der Steuerschieber bzw.
dessen Betätigungskolben von einem gemeinsamen Druck beaufschlagt sind. Hierfür
bietet sich insbesondere die Druckluftbeschaffungseinrichtung an. Es ist aber auch
möglich, daß für die unabhängige Kraftbeaufschlagung des Spannkolbens eine Feder,
ein Druckpolster od.dgl.
-
vorgesehen sind. Auf Jeden Fall muß die Krafteinwirkung auf das Hydrauliksystem
unabhängig von der sich im Hydrauliksystem selbst ausbildenden Druckverlagerung
sein.
-
Bei Verwendung eines Spannkolbens bietet sich die Möglichkeit, diesen
als Differentialkolben auszubilden, um damit
eine Anpassung im Druck
zu erreichen, also eine Anpassung der das Hydrauliksystem in der Fahrtstellung beaufschlagenden
Kraft. Dabei kann der der Differentialfläche zugeordnete Raum an den Nachfüllbehälter
angeschlossen sein, so daß auf diese Weise eine gesonderte Entlürtung an dieser
Stelle entbehrlich bzw. umgangen wird.
-
Das in der Nachfülleitung vom Nachfüllbehälter angeordnete Rückschlagventil
ist in der Sperrstellung des Steuerschiebers geöffnet, so daß der Arbeitsraum des
Spannkolbens ggf. mit Druckmittel ergänzt werden kann, so daß der Spannkolben immer
von einer einzigen reproduzierbaren Ausgangslage aus arbeitet. Dies bietet die Möglichkeit,
das Volumen des Arbeitsraumes des Spannkolbens konstruktiv so auszubilden, daß eine
Erschöpfung bei normalen Betriebsverhältnissen nicht eintritt. Das Rückschlagventil
kann besonders einfach als Kippventil ausgebildet sein, welches dann im Betätigungsbereich
des Spannkolbens angeordnet ist. Eine einfache Ausbildungsmöglichkeit für das Rückschlagventil
ergibt sich auch, wein es aus einer Überströmmanschette am Spannkolben, einer Bohrung
in der Gehäusewandung zum Nachfüllbehälter und einer Verbindungsleitung über den
Raum der Differentialfläche besteht.
-
Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter
beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine schematisierte Ansicht der wesentlichen Teile
einer Pendelachse, Fig. 2 einen Querschnitt durch den Steuerschieber mit der Nachspanneinrichtung,
Fig. 3 einen Querschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform der Nachspanneinrichtung,
Nachs@@@@einrichtung
und Fig. 5 eine weitere Ausführungsf@@@ der Nach@ @@-einriehtung.
-
In Fig. 1 sind in Schematischer Weise die wesentliche@ Teile des Hydrauliksystems
dargestellt. An dem Fahrzeugrahmen 1 eine. Fahrzeuge@, z.B. eines M@@ilbaggers,
ist um die Achse @ @endelnd die @endelachse @ sehwenkbar aufgehängt. Am Fahrzeugrahmen
1 befinden sich relativ zur Achse 2 die Zylinder 4 mit den Plungerk@lben 5, die
wieder direkt an der @endelachse 2 oder einer @azwischen eingeschalteten Brücke
6 anliegen.
-
Es ist ein Schaltventil 7 vorgesehen, welche@ über die Leitung 8 beispielsweise
@n eine Druckluftbeschaffungseinrichtung, insbesondere diejenige des Fahrzeuges,
angeschlossen ist. Vom Schaltventil 7, welches einen Entlüftungsanschluß 9 besitzt,
führt die Leitung 10 zu dem Gehäuse des Steuerschiebers 11. Dieser weist zwei Anschlüsse
auf, von denen Je -ine Leitung 12 zu den Zylindern 4 führt, deren Druckräume somit
beaufschalgt werden können. In den Leitungen 12 und den Druckräumen der Zylinder
4 ist Hydraulikflüssigkeit vorgesehen; es handelt sich also um einen hydraulischen
Kreis, der bis zum Steuerschieber 11 führt und über den dort vorgesehenen Nachfüllbehälter
13 und die Nachspanneinrichtung 14 ergänzt bzw. verändert werden kann. Die Teile
7 bis 10 können Bestandteil eines Druckluftzweiges sein, also pneumatisch beschickt
werden. Es handelt sich hier nur um die Betätigungseinrichtung für den Steuerschieber
11.
-
die auch vergleichsweise anders re-lisiert werden lcarn, beispielsweise
in mechanischer Weise durch eine Gestängesteuerung
oder auch hydraulisch,
durch einen entsprechenden hydraulischen Streckenabschnitt.
-
Fig. 2 zeigt der wesentlichen Teil der Erfindung, nämlich den Steuerschieber
11 mit seinem Gehäuse 15 und die Nachspanneinrichtung 14 mit deren Gehäuse 16. Die
Gehäuse 15 und 16 sind aneinander angeflanscht bzw. können auch als gemeinsame~
Gehäuse ausgebildet sein.
-
Der Steuerschieber 11 ist in der gezeigten Weise in dem Gehause 15
verschiebbar angeordnet und abdichteltd gelagert.
-
Der Steuerschieber 11 besitzt eine Querschnittsverengung 17 und wird
in der einen Richtung über die Feder 18, die gehäuseseitig abgestützt ist, beaufschlagt.
Auf der anderen Seite ist der Betätigungskolben 19 dichtend vorgesehen, der an dem
Steuerschieber 11 anliegt und zu dessen Druck raum 20 die Leitung 10 führt. Die
Leitungen 12 führen über entsprechende ftnschlüsse zu den Kammern 21 und 22.
-
Die Kammern 21 und 22 sind durch eine Zylinderwandung 23 aneinander
angeschlossen, in der sich der Steuerschieber 11 gleitend bewegt.
-
Die Nachspanneinrichtung 14 besitzt einen Spannkolben 24, dessen Druckraum
25 über die Leitung 26 mit dem Druckraum 20 des Betätigungskolbens 19 in Verbindung
steht.
-
Am Anschluß 27 des Gehäuses 16 der Nachspanneinrichtung 14 ist der
Nachfüllbehälter 13 angeschlossen. Die in ihm enthaltene Hydraulikflüssigkeit kann
entweder über die Verbindungsleitung 28, die über den Raum 29 an dem als Differentialkolben
ausgebildeten Spannkolben 24 führt, über die Überströmmanschette 30 oder aber auch
über die Bohrung 31 in den Spannraum 32 gelangen, der immer über die Leitung 38
an die Zylinderwandung 23 zwischen den beiden Kammern 21 und 22 angeschlossen ist.
Dem Spannkolben
24 ist eine Rückführfeder 33 zugeordnet. Am Gehause
16 ist weiterhin eine Entlüftungsschraube 34 vorgesehen.
-
Das Hydrauliksystem gemäß der Fig. 1 und 2 ist in der Arbeitcstellung
dargetellt, in elcher die Druckräume der Zylinder 4 voneinander abgesperrt sind,
so daß die Pendelachse in dieser Stellung blockiert ist, also eine feste Abstützung
de Mobilbaggers erreicht wird, so daß die entsprechende arbeit durchgeführt werden
kann. Die Leitung 10 ist drucklos bz. dient der Entlüftung des Druckraumez 20 und
des Druckraumes 25. Hydraulikflüssigkeit kann aus dem Nachfüllbehälter 13 über die
Bohrung 31 oder auch über die Verbindungsleitung 28 und die über strömmanschette
30 in den Spannraum 32 nachfließen, sofern dies erforderlich ist. Durch die Rückführfeder
33 wird der Spannkolben 24 in der gezeigten Stellung gehalten.
-
Die Feder 18 hält den Steuerschieber 11 in der in Fig.
-
2 dargestellten Lage, so daß damit die Zylinderwandung 23 abgesperrt
ist und die beiden Leitungen 12 nicht miteinander in Verbindung stehen.
-
Ist die Arbeit beendet und soll die Fahrtstellung eingestellt werden,
um den Mobilbagger beispielsweise in eine andere Arbeitsstellung zu bewegen oder
zu einer anderen Baustelle zu überführen, dann wird vermittels Umschaltung des Schaltventils
7 über die Leitung 10 der Druekraum 20 pneumatisch beaufschlagt, wodurch der Steuerschieber
11 entgegen der Kraft der Feder 18 in seine andere Stellung (Fahrtstellung) überführt
wird, so daß jetzt die Querschnittsverengung 17 zusammen mit der Zylinderwandung
23 eine Ringkanalverbindung zwischen den Kammern 21 und 22 und damit zwischen den
Leitungen 12 zu den Druckräumen
der Zylinder 4 abgibt. Damit sind
die beiden Zylinder 4 hydraulisch miteinander verbunden, so daß eine Bewegung der
Bendelachse 3 stattfinden kann, die je nach der Bewegungsrichtung zum Anfall einer
unterschüssigen oder @bersch@ssigen Differenz@lmenge führt. Diese Differenz@lmenge
wird im Spannraum 32 aufgenommen bzw.
-
von diesem in das System über die Leitung 38 abgegeben.
-
Durch die Beaufschlagung des Druckraumes 20 mit Druckluft wird auch
gleichzeitig über die Leitung 26 der Druckraum 25 des Spannkolbens 24 beaufschlagt,
so daß der Spannkolben 24 entgegen der Kraft der Rückführfeder 33 nach rechts f@@@@.
Nach dem Überfahren der Bohrung 31 durch die überströmmanschette 30 ist auch das
so gebildete Rückschlagventil geschlossen, so daß im Spannraum 32 eine Kraft aufgebaut
wird, die unabhängig von der sich im Hydrauliksystem und beispielsweise in den Kammern
21 und 22 aufbauenden Druck ist und mit der das Hydrauliksystem während der Fahrtstellung
laufend belastet ist.
-
Diese Kraft sorgt für eine dauernde Nachspeisung während der Fahrtstellung.
Die Kraft wird größer gewählt als die Reibungskraft der Plungerkolben 5 in den Zylindern
4, so daß bei Bewegungen der Pendelachse 3 in der Fahrtstellung laufend Kraftschluß
zwischen den Plungerkolben 5 und der Brücke 6 bzw. der Pendelachse 3 herrscht. Fällt
eine positive Differenz@lmenge infolge entsprechender Bewegung der @endelachse 3
im System an, so kann der Spannkolben 24 entgegen der im Druckraum 25 aufgebrachten
Kraft auswiechen und diese Differenzölmenge im Spannraum 32 aufnehmen. Die Aufnahmebereitschaft
ist an sich systemgemäß nicht begrenz, denn über die Bohrung 31 wird in derertigen
Ausnahmefällen Hydraulikflüssigkeit in den Nachfüllbehälter 13 ilberfließen, bevor
der Spannkolben 24 bei einer positiven Differenzölmenge an seinem Anschlag Geh½u;-e
16 zur Anlage kommt. Im umgekehrten Fall, also
bei Auftreten einer
negativen Differenzölmenge, wenn also insgesamt in den Zylindern 4 mehr Bydraulikflüssigkeit
benötigt wird, wird diese aus dem Spannraum 32 über die Leitung 38 aktiv durch die
dauernd einwirkende Kraft des Druckraumes 25 bzw. des Spannkolbens 24 nachgeschoben,
wobei die geometrischen Verhältnisse des Spannraumes 92 auf das Hydrauliksystem
abgestimmt sind. Durch die gewählte Anordnung ist sichergestellt, daß nach jedem
Erreichen der Blockierstellung des Spannkolbens 24 dieser in seine reproduzierbare
Ausgangslage zurückkehrt und aus dem Nachfüllbehälter 13 ggf.
-
entsprechend nachgefüllt wird, so daß eine Erschöpfung des Spannraumes
32 vermieden wird.
-
Wird nach der Fahrtstellung wieder die Arbeitsstellung eingestellt,
so geschieht dies durch Umschalten des Schaltventils 7, wodurch die Druckräume 20
und 25 entlüftet werden. Der Steuerschieber 11 wird durch die Feder 18 und der Spannkolben
24 durch die Rückführfeder 33 in die in Fig. 2 dargestellte Lage verschoben.
-
Die Druckräume der Zylinder 4 sind voneinander abgeschlossen.
-
Es ist ersichtlich, wie durch Ausbildung des Spannkolbens 24 als Differentialkolben
die Kraft im Spannraum 32 variiert werden kann bzw. in Abhängigkeit von dem auf
dem Fahrzeug zur Verfügung stehenden Druck in der Leitung 8 noch übersetzt werden
kann, so daß die Kraft im Spannraum 32 konstruktiv gewählt werden kann. Diese muß
auf jeden Fall größer sein als die auftretenden Reibungskräfte in den Zylindern
4.
-
Fig. 3 zeigt eine etwas abgewandelte Aus führungs form, indem das
Rückschlagventil hier als Kippventil ausgebildet ist. Es ist die Arbeitsstellung
dargestellt, in der
das Rückschlagventil offen ist. Zu diesem Zweck
besitzt der Spannkolben 24 einen Fortsatz 35, der innerhalb seines Betätigungsweges
den Schaft 36 des Kippventils 37 in die Kippstellung verschwenkt, so daß das Kippventil
37 geöffnet ist. Damit-kann über den Anschluß 27, der zum NachfUllbehälter 13 führt,
Hydraulikflüssigkeit in den Spannraum 32 und von dort über die Leitung 38 in das
Hydrauliksystem abgegeben werden.
-
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausbildungsform der Nachspanneinrichtung
14. Diese unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 dadurch, daß
die Bohrung 31 fehlt und zusätzlich eine Feder 39 auf der Seite des Druckraumes
25 des Spannkolbens 24 angeordnet ist, die der Rückführfeder 33 entgegenwirkt. Durch
die beiden Federn 33 und 39 wird der Spannkolben 24 reproduzierbar in eine Ausgangsstellung
geführt, die in Fig. 4 dargestellt ist. Bei Auftreten einer positiven -Differenzölmenge
im Spannraum 32 wird sich somit der Druckraum 25 verkleinern können, während andererseits
eine negative Differenzölmenge aus dem Spannraum 32 in der beschriebeneun art und
Weise nachgefüllt werden kann. Es versteht sich, daß der Druckraum 25 auch hier
über die Leitung 26 an eine Druckluftquelle angeschlossen ist. Selbstverständlich
kann auch ein separater Anschluß an einer Druckluftquelle vorgesehen sein od. dgl.
Die in Fig. 4 dargestellte. reproduzierbare Ausgangslage des Spannkolbens 24 kann
an sich immer wieder erreicht werden, weil positive Differenzölmengen nur zeitweise
und integriert über einen längeren Zeitraum-überhaupt nicht auftreten, sondern Leckverluste
an den Zylindern 4 nicht zu vermeiden sind, so daß integriert über einen längeren
Zeitraum immer negative Differenzölmengen auftreten. Diese können aber aus dem Nachfüllbehälter
13 über den Anschluß 27 ergänzt bzw. nachgesaugt werden.
-
Fig. 5 zeigt eine weitere Aus führungs form der Nachspanneinrichtung
l4in der noch nicht befüllten Stellung. Das Rückschlagventil ist hier als Kippventil
37 ausgebildet, ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3. Es ist Jedoch
eine starke Feder 40 angeordnet, die den Spannkolben 24 beaufschlagt und damit die
Kraft erzeugt, die erfindungsgemäß in der Fahrtstellung auf das Hydrauliksystem
einwirkt. Es versteht sich, daß anstelle der Feder 40 auch ein Gaspolster od.
-
dgl. vorgesehen sein könnte. Zur Ausschaltung der Wirksamkeit der
Feder 40 ist ein Anschluß 41 vorgesehen, zu dem beispielsweise dann eine weitere
Leitung 10' von dem Schaltventil 7 herangeführt werden müßte, die jeweils in der
anderen Stellung relativ zur Leitung 10 Druckluft führt bzw. entlüftet ist. Das
Kippventil 37 ist so angeordnet, daß auch in der geschlossenen Stellung eine negative
Differenzölmenge aus dem Nachfüllbehälter nachgesaugt werden kann. Zum Einschalten
der Arbeitsstellung wird die Leitung 10' belüftet, so daß eine der Spannkraft der
Feder 40 entgegenwirkende Kraft am Spannkolben 24 entsteht. Das Kippventil 37 wird
gekippt und damit geöffnet. In den Spannraum 32 kann HydraulikSlüssigkeit aus dem
Nachfüllbehälter -einfließen. Wird durch Umschalten in die Fahrtstellung die Blockierung
der Zylinder 4 aufgehoben, so wird auch die Leitung 10 entlüftet, so daß sich Jetzt
die Kraft der Feder 40 als Spannkraft über den Spannkolben 24 auf den Spannraum
32 und damit auf das Hydrauliksystem auswirken kann.