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Die Erfindung bezieht sich auf eine verriegelbare hydro-
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pneumatische Federung gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs
1.
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Bekanntlich gehen die Hersteller von Radladern, Raddozern und ähnlichen
Fahrzeugen immer mehr dazu über, ihre Fahrzeuge mit einer vollständigen Ausrüstung
nach der Straßenverkehrszulassungsordnung (StVZO) zu versehen. Während normalerweise
aufwendige Überführungen auf Tiefladern von einer Baustelle zur anderen notwendig
sind, können Fahrzeuge mit StVZO-Ausrüstung am öffentlichen Verkehr teilnehmen und
beliebige Entfernungen auf eigener Achse über brücken. Zu Erhöhung der Marschgeschwindigkeit
vor allem auf Schlechtwegstrecken und zur Verbesserung des Fahrkomforts speziell
im Hinblick auf das Wohlbefinden des Fahrers werden derartige Fahrzeuge auch neuerdinos
mit hydropneumatischen Federungen ausgerüstet. Beim Arbeiten auf der Baustelle wird
die Federung abgelassen und das Fahrzeug auf seine Einfederanschläge gesetzt. Das
Ablassen wird beispielsweise durch Schalten eines handbetätigten Wegeventils eingeleitet.
Nach dem Ablassen muß die Bedienungsperson ein weiteres Ventil schalten, um die
Verriegelungszylinder zu betätigen. Nach dem Verriegeln bilden Vorderachse und Fahrzeugrahmen
eine starre Einheit und das Fahrzeug ist arbeitsbereit. Wenn nach vollendeter Arbeit
das Fahrzeug wieder mit Federung betrieben werden soll, muß entriegelt werden und
die Federungszylinder müssen solange erneut mit Druckmittel gefüllt werden, bis
der Fahrzeugrahmen wieder seine Niveaulage erreicht hat. Diese ganzen Manipulationen
erfordern vom Bedienenden eine hohe Aufmerksamkeit, die auf Baustellen nicht immer
gegeben ist.
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So ist es vorgekommen, daß die Verriegelungszylinder ausgefahren wurden,
bevor der Fahrzeugrahmen die Einfederanschläge erreicht hatte. Umgekehrt wurden
auch schon die Federungszylinder vor dem Entriegeln mit Druck beaufschlagt.
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In beiden Fällen können Schäden am Fahrzeug entstehen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, derartige Schäden an einer Federung
der in Rede stehenden Art zu vermeiden und die Vorgänge des Absenkens, Verriegelns,
Entriegelns und Hochfahrens so zu automatisieren, daß die Bedienungsperson jeweils
nur noch das Absenken bzw. das Hochfahren einleiten muß und die folgenden Vorgänge
irrtumssicher automatisch ablaufen. Dies soll mit einfachen handelsüblichen Geräten
geschehen können, wobei auch der Umbau bereits bestehender Anlagen möglich sein
soll.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß entsprechend den
Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
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Der Vorteil dieser Lösung liegt darin, daß mit den gleichen Mitteln
sowohl das Ab senken und Verriegeln als auch das Entriegeln und Hochfahren automatisiert
werden. Dies ist möglich durch geeignete Ausbildung der Drosselstelle, die beim
Absenken einen Staudruck bewirken muß, der höher ist als der Schaltdruck des Druckfühlers.
Erst wenn auch die Speicherräume der Federungszylinder sich entleert haben, wenn
also tatsächlich der Fahrzeugrahmen auf den Einfederanschlägen aufliegt, bricht
der Staudruck schlagartig auf Null zusammen und der Druckfühler bewirkt ein Schalten.
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Beim Hochfahren spielt der Staudruck keine Rolle mehr. Der Druck im
Gesamtsystem wird jedoch langsam ansteigen, insbesondere in jener Phase, in welcher
die Speicherräume mit Druckmittel gefüllt werden. Dabei wird ein erneutes Schalten
durch den Druckfühler bewirkt. Da ein Hochfahren erst nach einer entsprechenden
Füllung der Speicherräume stattfindet, wird bei einem Schalten beispielsweise noch
unterhalb der Gasvorspannung ausreichend Zeit zum Entriegeln zur Verfügung stehen.
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In Anspruch 2 ist eine elektro-hydraulische Schaltanordnung beschrieben.
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Anspruch 3 bezieht sich auf eine rein hydraulische Betätigung.
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Eine vorteilhafte Ausführung zur Einsparung langer Rohrleitungen bei
gleichzeitiger Verbesserung der Funktion ist aus Anspruch 4 ersichtlich.
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Anhand von in den Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispielen
wird die Erfindung näher erläutert.
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Figur 1 zeigt anhand eines mit Hilfe von Hydrauliksymbolen aufgestellten
Schaltplanes die Schaltstellungen der einzelnen Elemente in der Niveaulage der Vorderachse,
wobei die Achse selbst nur kurz angedeutet ist.
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Figur 2 zeigt den gleichen Schaltplan, jedoch mit den Stellungen,
die sich dann ergeben, wenn die Achse auf die Einfederanschläge gesetzt wird.
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Figur 3 zeigt schematisch die Ein- und Ausfederanschläge sowie den
Verriegelungsmechanismus und zwar in der Niveaulage.
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Figur 4 zeigt den Verriegelungsmechanismus im verriegelten Zustand.
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An einer nicht näher dargestellten Vorderachse 1 sind zu beiden Seiten
eines ebenfalls nicht näher dargestellten Fahrzeuges Federungszylinder 2 und 3 befestigt.
Die Federungszylinder 2 und 3 besitzen Kolben 4 und 5, die in Zylinder 6 und 7 eintauchen
und im Innern dieser Zylinder Druckräume 8 und 9 begrenzen. Die Zylinder 6 und 7
sind auf nicht näher dargestellte Weise fest mit dem Rahmen des Fahrzeuges verbunden.
Die Druckräume 8 und 9 sind über Dämpfungsventile 10 und 11 mit hydroneumatischen
Druckspeichern 12 und 13 verbunden. Eine beispielsweise aus einer Pumpe und einem
Druckspeicher bestehende Druckquelle 14 fördert Druckmittel über eine Leitung 15
zu einem Anschluß
P einer Ventileinrichtung 16. Die Ventileinrichtung
16 hat die Funktion eines 3/2-Wegeventils und besitzt zwei weitere Anschlüsse A
und T. Der Anschluß T ist mit einem Vorratsbehälter 17 verbunden, während an den
Anschluß A eine Druckzuleitung 18 angeschlossen ist, in die eine Drosselstelle 19
eingebaut ist. Die Druckzuleitung 18 teilt sich in zwei Zweige 18' und 18", die
zu Anschlüssen P2 und P3 von Niveauregelventilen 20 und 21 führen. Das Niveauregelventil
20 besitzt zwei weitere Anschlüsse A2 und T2 und hat drei Schaltstellungen 0, a
und b. Das Niveauregelventil 21 ist in der gleichen Weise aufgebaut und besitzt
neben dem Anschluß P3 noch zwei weitere Anschlüsse A3 und T3 sowie drei Schaltstellungen
0, a und b. In der Schaltstellung 0 sind jeweils alle Anschlüsse von einander getrennt.
In der Schaltstellung a ergeben sich die Verbindungen P2-A2 bzw. P3-A3. In der Schaltstellung
b ist hingegen A2 mit T bzw. A3 mit T3 verbunden. Die einzelnen gegen mit 2 Schaltstellungen
werden automatisch in Abhängigkeit vom Abstand zwischen Wagenkasten und Achse 1
durch hebelbetätigte Nocken 22 und 23 eingestellt. An die Anschlüsse T2 und T3 ist
eine Rücklaufleitung 24 angeschlossen, die zum Vorratsbehälter 17 führt. Die Anschlüsse
A2 und A3 sind mit entsperrbaren Rückschlagventilen 25 und 26 verbunden, deren Steuerleitungen
27 und 28 jeweils vor den Anschlüssen P2 und P3 von den Druckzuleitungen 18' und
18" abzweigen. Die entsperrbaren Rückschlagventile 25 und 26 sind über Leitungen
29 und 30 mit den hydropneumatischen Druckspeicher 12 und 13 verbunden. Von den
Leitungen 29 und 30 zweigen Entleerungsleitungen 31 und 32 ab, in die Rückschlagventile
33 und 34 eingebaut sind, die in Richtung auf die Leitungen 29 und 30 schließen
und in der Gegenrichtung jeweils selbsttätig öffnen. Die Entleerungsleitungen 31
und 32 sind beide mit der Druckzuleitung 18 verbunden und zwar so, daß die Drosselstelle
19 zwischen der Verbindungsstelle 35 und der Ventileinrichtung 16 lieqt.
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An die Federungszylinder 2 und 3 sind weiterhin über Anschlüsse L
Leckleitungen 36 und 37 angeschlossen, die gemeinsam in den Vorratsbehälter 17 münden.
Von der Leitung 15 zweigt eine Druckleitung 38 ab, die zu einem Anschluß P1 eines
Schaltventils 39 führt. Das Schaltventil 39 ist ein 4/2-Wegeventil mit zwei Schaltstellungen
a und b und drei weiteren Anschlüssen A1,B1 und T1. In der Schaltstellung a ergeben
sich die Verbindungen P1-B1 und A1-T1, während in der Schaltstellung b sich die
Verbindungen P1-A1 und B1-T1 ergeben. Der Anschluß A1 ist mit den kolbenseitigen
Arheitsräumen 40 und 41 von Verriegelungszylindern 42 und 43 verbunden, deren stangenseitige
Arbeitsräume 44 und 45 mit dem Anschluß B1 in Verbindung stehen.
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Der Anschluß T1 ist mit dem Vorratsbehälter 17 verbunden.
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Die Kolbenstangen 46 und 47 sind, wie aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich
ist, mit Verriegelungsbolzen verbunden.
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Das Schalten des Schaltventils 39 in die Schaltstellungen a oder b
erfolgt auf elektromagnetische Weise über einen Druckfühler in Art eines Druckschalters
48, von dessen Anschluß Z eine Leitung 49 zur Druckzuleitung 18 führt. Gemäß den
Figuren 3 und 4 ist für die linke Seite der Achse 1 ein Einfederanschlag 50 vorgesehen.
Ein entsprechender Ausfederungsanschlag ist mit 51 bezeichnet. Der Einfederungsanschlag
50 befindet sich an einer Gabel 52, die fest mit dem nicht näher dargestellten Wagenkasten
53 verbunden ist und in Achsrichtung verlaufende Verriegelungsbohrungen 54 und 55
besitzt. In die Gabel 52 taucht ein fest mit der Achse 1 verbundenes Teil 56 ein,
welches eine den Bohrungen 54 und 55 im Durchmesser entsprechende Bohrung 57 besitzt.
Mit der Kolbenstange 46 ist ein Verriegelungszapfen 58 verbunden, dessen Durchmesser
ebenfalls den Durchmesser der Bohrungen 54, 55 und 57 entspricht.
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Zur Erläuterung der Funktion sei von Figur 1 ausgegangen.
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Wie schon gesagt, befindet sich der Wagenkasten in seiner
Niveaulage.
Die Ventileinrichtung 16 befindet sich in ihrer Schaltstellung a, so daß Druckmittel
über die Verbindung P-A, die Drosselstelle 19, die Druckzuleitung 18 und die Druckzuleitungen
18' und 18" zu den Niveauregelventilen 20 und 21 gelangen kann. Bei einer Verkürzung
des Abstandes zwischen Achse 1 und Wagenkasten 53 würde sich die Schaltstellung
a ergeben und Druckmittel würde zum Federungszylinder 2 bzw. 3 fließen können und
unter Vergrößerung der Druckräume 8 und 9 den gewtinschten Abstand zwischen Achse
1 und Wagenkasten 53 wieder herstellen.
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Wenn sich in umgekehrter Weise beispielsweise durch eine Lastverringerung
der Abstand zwischen der Achse 1 und dem Wagenkasten 53 vergrößern würde, würden
die Niveauregelventile 20 und 21 in ihre Schaltstellung b geschaltet und Druckmittel
würde aus den Druckräumen 8 und 9 solange abströmen können, bis der Abstand, welcher
der Niveaulage entspricht, wieder erreicht ist. Das Abströmen aus den Druckräumen
8 und 9 kann immer so lange erfolgen, wie in den Druckzuleitungen 18' und 18" Druck
herrscht und daher die entsperrbaren Rückschlagventile 25 und 26 entsperrt werden.
Während dieser normalen Funktion der hydropneumatischen Federung befindet sich das
Schaltventil 39 in seiner Schaltstellung a. Das bedeutet, daß Druckmittel in die
stangenseitigen Arbeitsräume 44 und 45 der Verriegelungszylinder 42 und 43 gelangt
und die Kolbenstangen 46 und 47 eingefahren sind. Die Verriegelungszapfen 58 sind
dann außer Eingriff. Wenn dann für das Fahrzeug ein normales Federungsverhalten
unerwünscht ist und die Achse bis auf die Einfederanschläge 50 gefahren werden soll,
wird die Ventileinrichtung 16 von Hand in die Schalstellung b geschaltet. Die Druckzuleitung
18 wird dadurch mit dem Vorratsbehälter 17 verbunden. Die Folge ist, daß Druckmittel
aus den Federungszylindern 2 und 3 bzw. den Druckspeichern 12 und 13 über die Leitungen
29 und 30 sowie die Entleerungsleitungen 31 und 32 in die Druckzuleitung
18
strömt. Durch die Drosselstelle 19 wird dem Abströmen zum Vorratsbehälter ein Widerstand
entgegengesetzt und ein Staudruck entsteht. Dieser Staudruck bewirkt, daß die Schaltstellung
des Druckfühlers 48 zunächst erhalten bleibt. Folglich behält auch das Schaltventil
39 zunächst seine Schaltstellung a. Wenn dann nach einer gewissen Zeit die Achse
1 am Einfederungsanschlag 15 anstößt, werden sich die Kolben 4 und 5 nicht mehr
weiter bewegen und daher auch kein Druckmittel mehr verdrängen. Druckmittel, welches
sich in den Druckspeichern 12 und 13 befindet, wird noch eine gewisse Weile auf
dem beschriebenen Strömungsweg abströmen. Wenn dann auch die Druckspeicher 12 und
13 entleert sind, bricht der Staudruck vor der Drosselstelle 19 schlagartig zusammen.
Der Druckfühler 48 fühlt das geänderte Druckniveau und schaltet das Schaltventil
39 in seine Schaltstellung b. Da in der Schaltstellung b die Verbindung P1- A1 hergestellt
wird, gelangt Druckmittel von der Druckquelle 14 über die Leitung 15, die Leitung
38 und die Verbindung P 1-B1 in die Arbeitsräume 40 und 41, sodaß die Kolbenstangen
46 und 47 ausfahren. Der Verriegelungszapfen 58 wird daher in die in dieser Stellung
fluchtenden Bohrungen 54, 55 und 57 geschoben und verriegelt die Achse 1. Die Verriegelung
der Achse 1 bleibt dann so lange erhalten, bis von Hand die Ventileinrichtung 16
wiederum in die Schaltstellung a geschaltet wird. Druckmittel fließt dann wieder
von der Druckquelle 14 über die Leitung 15 sowie die Verbindung P-A in die Druckzuleitung
18. Durch die Rückschlagventile 33 und 34 wird verhindert, daß das Druckmittel auch
in die Entleerungsleitungen 31 und 32 und von dort ohne Passieren der Niveauregelventile
20 und 21 in die Federungszylinder 2 oder 3 gelangt. Da die Niveauregelventile 20
und 21 während der Verriegelung in ihre Schaltstellung a geschaltet sind, kann das
Druckmittel von der Druckzuleitung 18
über die Druckzuleitungen
18' und 18", die Niveauregelventile 20 und 21, die entsperrbaren Rückschlagventile
25 und 26 und die Leitungen 29 und 30 erneut in die Druckspeicher 12 und 13 einströmen.
Nach einem bestimmten Druckanstieg wird dann das Druckmittel nicht mehr in die Druckspeicher
12 und 13 einströmen, sondern in die Druckräume 8 und 9 fließen und dadurch die
Kolben 4 und 5 zum Ausfahren so lange bewegen, bis die Niveauregelventile 20 und
21 wieder in ihre Schaltstellung 0 sind. Bei diesem Vorgang fühlt der Druckfühler
48 den langsam steigenden Druck und schaltet noch vor der endgültigen Füllung der
Druckspeicher 12 und 13 das Schaltventil wieder in die Schaltstellung a.
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Dadurch werden wieder über die Verbindung P-B1 die Arbeitsräume 44
und 45 mit Druck beaufschlagt und die Kolbenstangen 46 und 47 fahren ein. Dieses
Einfahren bedeutet gleichzeitig das Zurückziehen des Verriegelungszapfens 58, so
daß die Achse 1 entriegelt wird. Dieser Vorgang ist rechtzeitig beendet, bevor Druckmittel
in die Druckräume 8 und 9 einströmt.
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Es ist klar, daß das Schaltventil 39 nicht unbedingt ein magnetisch
betätigtes Ventil sein muß, welches in Abhängigkeit von einem Druckfühler geschaltet
wird. Es ist vielmehr auch denkbar,als Schaltventil ein hydraulisch betätigtes Wegeventil
zu nehmen, welches eine relativ kräftige Rückstellfeder besitzt. Es ist weiterhin
klar, daß die Entleerungsleitungen nicht zwangsläufig über Rückschlagventile mit
der Druckzuleitung verbunden werden müssen, sondern auch unter Einschaltung einer
Drosselstelle über eine anders geartete Ventileinrichtung direkt zum Vorratsbehälter
geführt werden können. Die Konstruktion der Niveauregelventile ist im Rahmen des
Erfindungsgedankens freigestellt. Ebenso ist die Erfindung nicht an spezielle Konstruktionen
von Federungszylindern oder Schaltventilen gebunden. Der Verriegelungsmechanismus
kann auch an einem Längslenker der dergleichen angebracht sein.