DE2717388C2 - Abschaltbare hydropneumatische Federung, insbesondere für die Hinterachse von Radladern oder dergleichen mit verriegelbarer Vorderachse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine abschaltbare hydropneumatische Federung, insbesondere für die Hinterachse von Radladern oder dergleichen mit verriegelbarer Vorderachse mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Eine bekannte abschaltbare hydropneumatische Federung dieser Art ist in der DE-OS 16 30 758 beschrieben. Als Federungszylinder dienen Kolben-Zylinder-Einheiten mit einseitiger Kolbenstange, einem die Kolbenstange umgebenden Ringraum und einem vom Kolben begrenzten Kolbenraum. Ein als Federglied dienender Druckspeicher ist an den Ringraum angeschlossen. Das entsperrbare Rückschlagventil ist zwischen Ringraum und Kolbenraum eingebaut und kann selbsttätig in Richtung Kolbenraum durchströmt werden. Das Niveauregelventil ist ringraumseitig angeschlossen. Die vom Schaltventil über ein Rückschlagventil zum Federungszylinder geführte Leitung mündet kolbenraumseitig. Dieses System, welches zur Abfederung bzw. Abstützung von Autokranen gedacht war, bietet zum einen die Möglichkeit einer normalen Federung mit einer der Kolbenstangenfläche entsprechenden Wirkfläche, sowie andererseits die Möglichkeit einer starren hydraulischen Abstützung mit einer der Kolbenfläche entsprechenden Wirkfläche. Das beim Ausfahren aus dem Ringraum verdrängte Druckmittel kann unabhängig vom entsperrbaren Rückschlagventil über das dann auf »Abregein« stehende Niveauregelventil zum Vorratsbehälter abströmen.

Dieses für Autokrane ausgezeichnet funktionierende Sytem würde bei unveränderter Anwendung auf Radlader Schwierigkeiten und unerwünschte Effekte hervorrufen. Während ein Autokran im Stand und damit statisch betrieben wird, liegen bei einem Radlader dynamische Betriebszustände vor. So kommt es bei Arbeiten mit der Schaufel an der Wand vor, daß der hintere Teil des Fahrzeugs angehoben wird, wobei die Vorderachse als Drehachse wirkt Bei entlasteter Vorderachse fällt der hintere Teii des Fahrzeugs mit der Hinterachse ungefedert nach unten, wodurch sich beträchtliche Druckspitzen ergeben können.

Außerdem treten Rucke und Schläge auf. Eine ganz starre Einspannung ist auch bei Fahrzeugen mit Knickgelenken ungünstig, da eine Anpassung der Hinterachse an die Bodenunebenheiten nicht mehr möglich ist, und eine starke Belastung der Knickgelenke entstehen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine hydropneumatische Federung der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß einerseits ein normales Fahren mit Komfort auf der Straße oder im Gelände bei zugeschalteter Federung möglich ist und andererseits im arbeitsbereiten Zustand insbesondere bei verriegelter Vorderachse die Wirkung der Federung an der Hinterachse zwar weitgehend ausgeschaltet ist, ein ungefedertes Aufsetzen des Fahrzeugrahmens auf der Achse jedoch nicht möglich ist. Die Hinterachse soll sich bei unebenen Bodenverhältnissen den Unebenheiten anpassen, d. h. um die Anschläge pendeln können.

Die Ausgestaltung soll einfach und billig erfolgen und insbesondere auch dazu geeignet sein, eine bereits vorhandene hydropneumatische Federung ohne wesentliehe Umbauten am Fahrzeug zu verbessern. Es soll weiterhin möglich sein, die Federung verschiedenen, am Heck des Fahrzeugs angebrachten Geräten anzupassen. Eine zusätzliche Aufgabe besteht darin, die Federung gegen statische oder dynamische Überlastungen während des Arbeitens zu schützen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.

Abschaltbare Federungen sind durch die ältere Patentanmeldung P 27 10 239 auch schon speziell für Baumaschinen bekannt. Da die Abschaltung der Federung durch hydraulisch betätigte Verriegelungszylinder erfolgt, findet ebenfalls eine starre Verbindung statt, mit welcher die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht zu lösen gewesen wäre.

Beim Schalten des Umschaltventils strömt solange Druckmittel in die Federungszylinder, bis die Hinterachse auf den Ausfederungsanschlägen aufliegt Sie kann daher nicht mehr fallen und ist hydraulisch eingespannt Der Druck in den Federbeinen ist um einen definierten Betrag höher als der statische Druck bei eingeschalteter Federung. Bei Bodenunebenheiten, d. h. bei einseitiger Belastungserhöhurig, kann eine Seite der Achse dennoch entfedern. Eine Federung findet auch statt wenn das gesamte Hinterteil des Fahrzeuges beim Arbeiten abgehoben hat und bei Entlastung der Schaufel auf die Hinterachse fällt Die Federung gleicht dann die Stöße aus. Das Niveauregelventil steht zwar in diesem Betriebsbereich auf »Abregein«, jedoch Findet das Abregein nicht statt weil die Sieuerleitung des επί-sperrbaren Rückschlagventils drucklos ist uid dieses daher nicht öffnet Eine weitere Vereinfachung ergibt sich gemäß Anspruch 2 durch die Verwendung eines Drei-Wege-Druckregelventils, welches die Funktion eines Druckregelventils und eines Druckbegrenzungsventils mit Hilfe nur eines Steuerkolbens in sich vereinigt

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren zum Teil in Form von Schaltplänen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert

F i g. 1 zeigt eine hydro-pneumatische Federung mit einem in Neutralsteliung stehenden Niveauregelventil und einer aus Druckregeiventii und Druckbegrenzungsventil bestehenden Ventilanordnung.

F i g. 2 zeigt die gleiche Federung mit gegen die Ausfederanschläge gefahrener Achse und einem Dreiwegedruckregelventil.

An einer Hinterachse 1 sind Räder 2 und 3 befestigt. Auf jeder Seite der Achse 1 sind jeweils Federungszylinder 4 und 5 angeordnet, deren Kolben 6 und 7 an der Hinterachse 1 befestigt sind und deren Zylinder 8 und 9 sich gegenüber einem Fahrzeugrahmen IC abstützen. Am Fahrzeugrahmen 10 sind in der Nähe der Federungszylinder 4 und 5 Einfederanschläge 11 und 12 sowie Ausfederanschläge 13 und 14 angeordnet An die Druckräume 15 und 16 der Federungszylinder 4 und 5 sind über zwischengeschaltete Dämpfungsventile 17 und 18 hydro-pneumatische Druckspeicher 19 und 20 angeschlossen, die durch eine Verbindungsleitung 21 miteinander verbunden sind. Von einer nicht näher dargestellten Druckquelle 22 gelangt Druckmittel zum Anschluß P eines Schaltventil 23, das drei weitere Anschlüsse A, B und T besitzt. Der Anschluß T ist mit einem Vorratsbehälter 24 verbunden. Der Anschluß A steht in Verbindung mit einer Druckzuleitung 25, die zu einem Anschluß P\ eines Niveauregelventils 26 führt, das zwei weitere Anschlüsse Ai und Ti besitzt, von denen der Anschluß 7Ί mit dem Vorratsbehälter 24 und der Anschluß A\ mit dem Anschluß P7 eines entsperrbaren Rückschlagventils 27 verbunden ist Das Rückschlagventil 27 weist einen weiteren Anschluß A-i auf, der über eine Leitung 28 mit der Verbindungsleitung 21 kommuniziert Ein Anschluß Z₂ ist über eine Steuerleitung 29 mit der Druckzuleitung 25 verbunden. Das Rückschlagventil '27 öffnet selbsttätig die Verbindung P2—A2. Die Verbindung A₂- P₂ ist jedoch nur dann möelich. wenn am Anschluß Z₂ ausreichend hoher Druck vorhanden ist Der Anschluß B des Schaltventils 23 führt über ein Rückschlagventil 30 zu einem Druckanschluß P} einer Ventilanordnung 31 mit einem Niederdruckanschluß Aj und einem Tankanschluß Tj. Zwisehen die Anschlüsse Pi und Aj ist ein Druckregelvenlil 32 geschaltet, während zwischen den Anschlüssen Aj und T₃ ein Druckbegrenzungsventil 33 eingebaut ist, dessen Öffnungsdruck etwas höher liegt als der am Druckregelventil 32 eingestellte Niederdruck. Der Tankanschluß T₃ ist mit dem Vorratsbehälter 24 verbunden. Eine vom Niederdruckanschluß A₃ ausgehende Leitung 34 mündet in der Verbindungsleitung 21. Die Betätigung des Niveauregelventils 26 erfolgt über einen etwa in der Mitte der Hinterachse 1 angebrachten Hebel 35.

Das Niveauregelventil 26 weist drei Schaltstellung 0, a und b auf. In der Schaltstellung 0 sind die Anschlüsse A\, P\ und Ti von einander getrennt. In der Schaltstellung a ergibt sich die Verbindung Pi-Ai und in der Schaltstellung b die Verbindung Ai — Ti. Das Schaltventil 23 besitzt zwei Schaltstellungen c-.-.ά d. In der Schaltstellung c ergeben sich die Verbindender. P—A. und B-T, in der Schaltung ei hingegen die Verbindung P—B undA — T.

Die Anordnung von F i g. 2 unterscheidet sich augesehen von den verschiedenen Schaltstellungen von jener der F i g. 1 nur dadurch, daß die Ventilanordnung 31 durch ein Dreiwegedruckregelventil 31' ersetzt ist Die Federung bei normalen Betriebsverhältnissen wird am besten anhand der F i g. 1 erläutert W^;e leicht zu ersehen ist, befindet sich dann das Schaltventil 23 in seiner Schaltung c, in welcher die Verbindungen P—A und B— T hergestellt werden. Von der Druckquelle 22 gelangt daher Druckmittel über die Druckzuleitung 25 zum Anschluß P\ des Niveauregelventils 26. Gleichzeitig gelangt Druckmittel über die Steuerleitung 29 zum Anschluß Z₂ des entsperrbaren Rückschlagventils 27. Wie in dem Symbol angedeutet ist, wird dadurch das Rückschlagventil 27 entsperrt. Das Bedeutet, daß Druckmittel sowohl vom Anschluß P₂ zum Anschluß A₂ fließen kann als auch in umgekehrter Richtung. Ausgehend von der Schaltstellung 0 des Niveauregelventils 26 wird bei einer Belastungserhöhurig am Fahrzeug die Achse 1 etwas einfedern und über der. Hebel 35 wird das Niveauregelventil 26 in seine Schaltstellung a geschaltet. Durch die dabei entstehende Veroindung P\—A\ gelangt Druckmittel über das entsperrbare Rückschlagventil, die Leitung 28, und die Verbindungsleitung 21 in die hydro-pneumatischen Druckspeicher 19 und 20 bzw. die Federungszylinder 4 und 5, wodurch der Fahrzeugrahmen etwas angehoben wird. Dieser Vorgang dauert solange an, bis das Niveauregelventil 26 sich wieder in seiner Schaltstellung 0 befindet. Wenn in umgekehrter Were· am Fahrzeug eine Belastungsverminderung vorgenommen wird, vergrößern sich die Druckräume 15 und 16, d. h., die A ihse 1 bewegt sich vom Fahrzeugrahmen 10 fort. Über den Hebel 35 wird dann das Niveauregelventil 26 in seine Schaltstellung b geschaltet, in welcher die Verbindung Ai — Ti hergestellt wird. Druckmittel kann dann aus den Federungszylindern 4 und 5 solange zum Vorratsbehälter 24 zurückfließen, bis die Schaltstellung 0 wieder erreicht wird. Das entsperrbare Rückschlagventil 27 gestattet dabei, wie^chon ervähnt, freien Durchfluß von A₂ nach P₂.

Wenn nun das Fahrzeug bestimmte Arbeitsgänge ausführen soll, wird die nicht näher dargestellte Vorderachse bis auf die Einfederanschläge abgesenkt und dort verriegelt Das Schaltventil 23 wird in seine Schaltstel-

lung dgeschaltet Die Folge davon ist, daß die Druckzuleitung 25 über die Verbindung A — T drucklos wird. Damit wird auch die Steuerleitung 29 drucklos und am Anschluß Z₂ liegt kein Druck mehr an. Das entsperrbare Rückschlagventil 27 kann nunmehr nicht mehr entsperrt werden, und die Verbindung A2—P2 ist gesperrt. Unabhängig von der Schaltstellung des Niveauregelventils 26 kann daher Druckmittel auf diesem Wege nicht mehr aus den Federungszylindern 4 und 5 abströmen. Auf der anderen Seite gelangt das Druckmittel von der Druckwelle 22 über die Verbindung P—B und das Rückschlagventil 30 zum Druckanschluß P] des Dreiwegedruckregelventils 3Γ. Innerhalb des Druckregelventils 31' wird das Druckmittel vom Anschluß P₃ zum Anschluß A3 hin um einen bestimmten Betrag reduziert und gelangt über die Leitung 34 und die Verbindungsleitung 21 in die Druckspeicher 19 und 20 bzw. in die Druckräume 15 und 16 der Federungszylinder 4 und 5. Durch die Vergrößerung der Druckräume 15 und 16 wird der Wagenkasten iO angehoben und zwar so lange, bis die Achse 1 an den Ausfederanschlägen 13 und 14 anstößt. Da der am Druckregelventil 31' eingestellte Druck etwas höher ist als der sich bei statischen Betriebsverhältnissen in den Druckräumen 15 und 16 einstellende Druck, ergibt sich eine quasistarre Einspannung der Achse 1. Der eingestellte Druck ist jedoch nicht so hoch, daß nicht bei einseitiger Belastung des Fahrzeuges einer der Kolben 6 oder 7 einfahren könnte, wobei die Achse 1 um einen der Ausfederanschläge 13 oder 14 kippen könnte. Ebenso ist eine Abfederung des Wagenkastens dann möglich, wenn bei Entlastung der Schaufel der möglicherweise zusammen mit der Achse 1 angehobene Wagenkasten 10 plötzlich abfällt. Soweit dabei in den Druckräumen 15 und 16 Druckanstiege entstehen, die den eingestellten Druck überschreiten, wird über das Druckbegrenzungsventil 33 bzw. das Druckregelventil 31' eine Verbindung zwischen den Anschlüssen A3 und T₃ hergesteiit. Druckmittel kann dann aus den Druckräumen 15 und 16 zum Vorratsbehälter 24 zurückströmen. Sobald sich dann wieder normale Betriebsverhältnisse eingestellt haben, wird erneut Druckmittel vom Anschluß Pj zum Anschluß A3 strömen und die Hinterachse 1 wird erneut bis gegen die Ausfederanschläge 13 und 14 gefahrea Wie schon erwähnt, findet über das Niveauregelventil 26 kein Abregein statt, da das entsperrbare Rückschlagventil 27 gesperrt hat. Nach dem Umschalten des Schaltventils 23 in die Schaltstellung c wird erneut die Verbindung P-A hergestellt, wodurch die Druckzuleitung 25 ebenso wie die Steuerleitung 29 mit Druck beaufschlagt werden. Das entsperrbare Rückschlagventil 27 wird wieder entsperrt und das Nivesuregelvenii! 26 übt seine normale Funktion aus. Die Hinterachse 1 löst sich von den Ausfederanschlägen 13 und 14 und nimmt nach einem Abregelvorgang wieder ihre normale Sollposition ein. Die Federzylinder 4 und 5 erhalten wieder ihre normale Federungsmöglichkeit Es ist selbstverständlich, daß das Schalten des Schaltventils 23 in irgendeiner geeigneten Weise mit dem Absenken und Verriegeln der nicht näher dargestellten Vorderachse gekoppelt werden kann. Wie in den Figuren durch die gemeinsame Umrandung des Niveauregelventiis 26 und des entsperrbaren Rückschlagventils 27 bereits angedeutet ist besteht durchaus die Möglichkeit, das Niveauregelventil 26 und das entsperrbare Rückschlagventil 27 in einer einzigen Baueinheit zu vereinigen. Im übrigen ist die Funktion der Federung vollkommen unabhängig von der Bauweise des Niveauregelventils 26. Anstelle des Rückschlagventils 30 könnte selbstverständlich auch das Schaltventil 23 in seiner Schaltstellung cdie Verbindung B— Tunterbrechen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abschaltbare hydropneumatische Federung, insbesondere für die Hinterachse von Radladern oder vergleichbaren Fahrzeugen mit verriegelbarer Vorderachse, mit einer Druckquelle, einem drucklosen Vorratsbehälter, mindestens einem Federungszylinder je Fahrzeugseite, die Federwege begrenzenden Ein- und Ausfederanschlägen, mindestens einem vom Abstand zwischen den gefederten und ungefederten Massen gesteuerten Niveauregeiventii zum Verbinden der Federungszylinder mit der Druckquelle bei Unterschreiten eines Sollabstandes und mit dem Vorratsbehälter bei Überschreiten des Sollabstands, einem dem Niveauregelventil nachgeschalteten, in Richtung Federungszylinder öffnenden entsperrbaren Rückschlagventil und einem Schaltventil, das in einer ersten Schaltstellung zur Erzielung einer normalen Federung und Niveauregelung die Steuerleitung zum Entsperren des Rückschlagventils mit der Druckquelle und eine vom Schaltventil über mindestens ein in Richtung Federungszylinder öffnendes Rückschlagventil zu den Federungszylindern führende Leitung mit dem Vorratsbehälter verbindet und das in einer zweiten Schaltstellung zum Abstellen der Niveauregelung die Steuerleitung zum Aufheben der Entsperrung des Rückschlagventils mit dem Vorratsbehälter und die zu den Federungszylindern führende Leitung mit der Druckquelle verbindet, so daß die Federungszylinder bis zur Anlage der Ausfederanschläge ausgefahren werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die vom Schaltventil (23) zu den Federungszylindern (4 und 5) führende Leit ng (34) hinter dem Rückschlagventil (30) eine aus einem Druckregelventü (32) und einem Druckbegrenzungsventil (33) bestehende Ventilanordnung (31 oder 3Γ) eingeschaltet ist, die außer dem mit dem Schaltventil (23) kommunizierenden Druckanschluß (P3) und einem mit den Federungszylindern (4 und 5) kommunizierenden Niederdruckanschluß (A3) einen mit dem Vorratsbehälter (24) verbundenen Tankanschlut) (Tz) besitzt, wobei das Druckregelventil (32) auf einen Wert eingestellt ist, der um ein vorbestimmtes Maß höher ist als der sich bei statischen Betriebsbedingungen einstellende Wert, und bei Unterschreiten dieses Wertes Druckmittel von der Druckquelle (22) zu den Federungszylindern (4 und 5) fließen läßt, während das Druckbegrenzungsventil (33) auf einen um ein vorbestimmtes Maß höheren Wert eingestellt ist als das Druckregelventil (32) und bei Überschreiten dieses höheren Wertes Druckmittel aus den Federungszylindern (4 und 5) zum Vorratsbehälter (24) abfließen läßt

2. Hydropneumatische Federung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung (31') aus einem die Funktionen eines Druckregelventils und eines Druckbegrenzungsventils in sich vereinenden Dreiwegedruckregelventil besteht.