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Die Erfindung bezieht sich auf eine verriegelbare
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hydro-pneumatische Federung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1.
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Eine bekannte Federung dieser Art (DE-OS 1630758) benutzt entsperrbare
Rckschlagventile zwischen Kolben- und Ringraum. Der Hydrospeicher ist an den Ringraum
angeschlossen, mit dem auch das Niveauregelventil verbunden ist. Das Schaltventil
verbindet in einer ersten Schaltstellung die Steuerleitungen der entsperrbaren RUckschlagventile
mit einer Druckquelle. In einer zweiten Schaltstellung wird die Druckquelle über
Rückschlagventile mit den Kolbenräumen verbunden, während die Steuerleitungen entlastet
werden. In der ersten Schaltstellung arbeitet die Federung normal. In der zweiten
Schaltstellung werden die Federunnszylinder bis zu den Ausfederanschlägen ausgefahren
und bleiben in dieser Stellung verriegelt. Diese Methode der Verriegelung funktioniert
dann zufriedenstellend, wenn beim Entriegeln nicht andere Lastverhältnisse herrschen
als beim Verriegeln.
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Andert sich jedoch die Belastung, wie dies z.B. bei einem Radlader
möglich wäre, bei dem bei leerer Schaufel verriegelt und bei voller Schaufel entriegelt
wird, dann ändert sich beim Entriegeln ruckartig die Höhenlage des Fahrzeuges, da
Druckmittel schneller in den Hydrospeicher einströmt als die Niveauregelung regeln
kann. Diese an sich schon unangenehme Erscheinung führt, wenn während der Fahrt
entriegelt wird, u.U. zu gefährlichen Fahrzuständen.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, elnerverriegelbare hydro-pneumatische
Federung der in Rede stehenden Art so auszugestalten, daß ganz unabhängig von Belastungsänderungen
während des Verriegelns das Entriegeln jeder Zeit auch bei Fahrt möglich ist, ohne
daß für das Fahrzeug oder das Bedienungspersonal Irgendeine Gefahr besteht. Die
Ausgestaltung soll mit einfachen, robusten -Bauelementen möglich sein, die billig
und leicht zu installieren sind und auch bei ungUnstigen Betriebsbedingunsen zuverlässig
arbeiten.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1.
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Der Vorteil ist einmal darin zu sehen, daß auf die Einfederanschläge
abgesenkt wird, wobei die Federspeicher so weit entladen werden, daS beim Entriegeln
kein plötzliches Anheben durch die Hydrospeicher erfolgen kann. Die Niveauregulierung
wirkt während ihrer normalen Funktion gedampft, d.h. dynamisch verursachte Regel
bewegungen werden nur gedrosselt ausqeregel t. Verriegeln und Entriegeln kann jedoch
sehr kurzfristig bei großen Strömungsquerschnitten erfolgen.
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Gemäß Anspruch 2 ist das Niveauregelventil so ausgebildet, daß bei
kleinen Schaltwegen große Strömungsquerschnitte sich ergeben.
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Anspruch 3 richtet sich auf den Einbau eines Hydrospeichers In die
Ablaufleitung Vor ein Druckbegrenzungsventil, um bei Federung den Ringraum
der
Federzylinder immer mit genügend U1 zu versorgen bzw. verdrängtes t;l aufzunehmen.
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Es ist zwar schon bekannt, Federunoszylinder bis auf die Einfederanschläge
abzusenken (DE-OS 2723305).
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Bei diesen Federunqszylindern handelt es sich jedoch um Plungerzylinder,
die überdies mechanisch mit Hilfe von Verriegelungsbolzen verriegelt werden.
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Hierbei ergibt sich jedoch zuweilen die Schwierigkeit, daß ein Verriegelungsbolzen
nicht in dem zugehörigen Auge oder Loch eingreifen kann, wenn sich nämlich an den
Anschlägen Schmutz aufgebaut hat.
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Auge und Bolzen fluchten dann nicht mehr> und eine Betätigung kann
zu Schäden führen. Mechanische Verriegelungen sind überdies nicht geeignet, während
der Fahrt verriegelt oder entriegelt zu werden.
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Das Aufrechterhalten eines Mindestdruckes in Hydrospeichern von Federungszylindern
ist an sich durch die DE-OS 1919194 bekannt, jedoch nicht im Zusammenhang mit einer
verriegelbaren Federung. Es ging nur darum, ein Fahrzeug um ein beliebiges MaB abzusenken,
um beispielsweise einen Container auf Stützen oder Böcke zu stellen und dann das
Fahrzeug im abgesenkten Zustand darunter fortzufahren.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführunosbeispieles näher erläutert.
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Die Abbildung zeigt mit Hilfe von Hydrauliksymbolen den Schaltplan
für eine Fahrzeugachse bzw. zwei Räder.
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Von einer Druckquelle 1 führt eine Leitung 2 zu einem Anschluß P eines
Schaltventils 3, welches drei weitere Anschlüsse A,B und T besitzt und in zwei Schaltstellungen
11011 und "a" entsprechend den Verbindungen P-A und B-T-bvw. P-B und A-T geschaltet
werden kann. Dic Schaltstellung 11011 wird durch eine Rückstellfeder 4 erzielt.
Die Schaltstellung "a" ergibt sich bei Erregung eines Magneten 5.
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An den Anschluß T ist eine Ablaufleitung Ç angeschlossen, die zu einem
Vorratsbehälter 7 führt und in die ein Druckbegrenzungsventll 8 und stromauf davon
ein Hydrospeicher 9 eingebaut sind.
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Vom Anschluß A führt eine Verbindungsleitung 10 zu Ringräumen 11 und
12 von Federungszylindern 13 und 14, die in nicht näher dargestellter Weise z.B.
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an der Vorderachse eines Radladers befestigt sind und den Fahrzeugrahmen
abstützen. Die Federungszylnder 13 und 14 besitzen mit Kolbenstangen 15 und 16 verbundene
Kotben 17 und 18, die den Ringräumen 11 und 12 gegenüberliegende Kolbenraume 19
und 20 begrenzen. Vom Anschluß B des Schaltventils 3 geht eine Leitung 21 zum Zulaufanschluß
P1 eines Niveauregelventils 22. In die Leitung 21 sind ein in Richtung Niveauregelventil
22 öffnendes Rückschlagventil 23 und parallel dazu ein in umgekehrter Richtung öffnendes
Druckhalteventil 24 eingebaut.
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Das Niveauregelventil besitzt zwei weitere Anschlüsse A1 und T1 und
drei S¢haltstellungen "O", "a" und "b".
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In der Schaltstellung 11a sind alle Anschlüsse voneinander getrennt.
Die Schaltstellung al> die sich bei Unterschreiten eines Sollabstandes zwischen
Fahrieu?ahen
und Achse ergibt, entspricht der Verbindung Pl - A1. Die sich bei Oberschreiten
des Sollabstandes ergebende Schaltstellug "b" entspricht der Verbindung A1 - T1.
Die Betätigung des Niveauregelventiles 22 erfolgt über ein nachgiebiges Gestänge
25. Vom Anschluß T1 fUhrt eine Ableitung 26 zum Vorratsbehälter 7 zurück. Vom AnschluR
A1 geht eine Arbeitsleitung 27 aus, die sich in zwei Zweigleitungen 28 und 29 aufspaltet.
Die Zweigleitung 28 führt direkt zu einem Anschluß P2 eines Wegeventils 30, welches
zwei weitere Anschlüsse A2 und P3 besitzt und in zwei Schaltstellungen "O" und "a"
geschaltet werden kann, welche den Verbindungen P2 - A2 und P3 - AZ entsprechen.
An den Anschluß P3 ist die n Zweigleitung 29 angeschlossen, in die eine Drosselstelle
31 eingebaut ist. Die Schaltstellung "O" wird durch eine Rückstellfeder 32, die
Schaltstellung "a" durch einen Magneten 33 bewirkt. Vom Anschluß A2 führt eine Leitung
34 zu einem'nicht näher dargestellten Ventilblock 35, welcher die Funktion einer
Querabsperrung oder Querdrosselung hat und ein überströmen von einem Kolbenraum
zum andern verhindern oder zumindest erschweren soll. Vom Ventilblock gehen Leitungen
36 und 37 aus, die in die Kolbenräume 19 und 20 münden.
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An die Leitung sind über eine Drossel 38 ein Hydrospeicher 39 und
über eine weitere Drossel 40 ein weiterer Hydrospeicher 41 mit einer anderen Gasvorspannung
angeschlossen. In ähnlicher Weise sind an die Leitung 37 über Drosseln 42 und 43
Hydrospeicher 44 und 45 angeschlossen.
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Zur Erläuterung der Funktion sei angenommen, daß die Federung an der
Vorderachse eines Radladers eingebaut ist und, wenn der Radlader z.B. im Haufwerk
oder an der Wand arbeitet. verriegelt ist. Der Fahrzeugrahmen liege auf den Einfederanschlagen
und über die Verbindung P-A des Schaltventils und die Verbindungsleitung 10 werden
die Ringräume 11 und 12 unter Druck gehalten, so daß die Achse quasi starr mit dem
Fahrzeugrahmen verbunden ist. Der Druck in den Hydrospeichern 39, 41, 44 und 45
und damit in den Kolbenräumen liegt dabei etwas unterhalb jenes Druckes, der sich
statisch bei leerem Fahrzeug einstellt.
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Dies wurde dadurch erreicht, daß das Druckmittel über den Ventilblock
35, die Leitung 34, die Verbindung A2 - P2, die Zweigleitung 28, die Arbeitsleitung
27, die Verbindung A1 - P1 und die Leitung 21 tum Druckhalteventil 24 strömt, welches
zwar bei hohen Drücken öffnet, jedoch bei einem vorbestimmten Druck wieder -schließt.
Wenn in diesem Zusammenhang von den Drücken in den Hydrospeichern gesprochen wird,
sind natürlich hydraulische Drücke gemeint. Das heißt, daß zumindest ein Hydrospeicher
je Fahrzeugseite, z.B. die Hydrospeicher 41 und 45, bereits vollständig entleert
sein können, wenn sie nämlich eine wesentlich höhere Gasvorspannung haben als die.
Hydrospeicher 39 und 44.
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Ablaufendes Druckmittel gelangt vorn Druckhalteventil 24 über die
Verbindung B-T in den Hydrospeicher 9 und bei Erreichen eines vorbestimmten Druckes
über das Druckbegrenzungsventil 8 zum Vorratsbehälter 7 zurück.
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Wenn nun im Stillstand oder guch -während der Fahrt entriegelt werden
soll, wird das S¢haltvent11 3 in die Schaltstellung "a" geschaltet. Ober die Verbindung
A-T sind dann die Ringraum 11 und 12 mit dem Hydrospeicher 9 verbunden. Ober die
Verbindung P-S qelangt Druckmittel über die Leitung 21, das nunmehr frei durchströmbare
Rückschlagventil 23, die Verbindunq P1 - A1, die Arbeitsleitung 27, die Zweigleitung
28, d-ie Verbindung P2 - A2; die Leitung 34, den Ventllblock 35 und die Leitung
36 und 37 zu den Kolbenräumen 19 und 20 und über die Drosseln 38,40,42 und 43 zu
den Hydrospeichern 39,41,44 und 45. Diese füllen sich gleichzeitig oder nacheinander,und
schließlich fahren die Kolben 17 un-d 18 aus und der Fahrzeugrahmen wird solange
angehoben, bis das Niveauregelventil 22 seine Schaltstellung 11011 erreicht hat,
welche der Niveaulage entspricht. Diese Regelung erfolgt sehr schnell, da die Zweigleitung
28 einen vergleichsweise großen Querschnitt hat. Eine bestimmte Zeit nach dem Schalten
des Schaltventils 3 in die Schaltstellung "a", also nach dem Erreichen dar Niveaulage,
wird das Wegeventil 30 in die Schaltstellung "a" geschaltet.
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Ein Durchfluß kann setZt nur noch gedrosselt erfolgen, so daß dynamische
Bewegungen, die durch Unebenheiten oder dergleichen hervorgerufen werden, nur gedrosselt
ausgeregelt werden. Das Niveauregelventil 22 kann daher so ausgelegt sein, daß schon
bei sehr kurzen Schaltwegen große Strömungsquerschnitte aufgesteuert werden. Größere
Abstandsänderungen werden durch das nachgiebige Gestänge 25 aufgefangen.
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Wenn nun die Federung wieder verriegelt werden soll, wird das Wegeventil
30 wieder in die Schaltstellung "a" geschaltet. Durch Schalten des Schaltventils
in die Schaltstellung a wird nun wieder in der ar,fanys schon beschriebenen Weise
den Ringräumen ii und 12 Druckmittel zugeführt, nachdem bei en-triegelter Federung
die R1ngra'unie 11 und 12 mit dem Hydrospeicher 9 kommunizierten, wobei dieser zur
Aufnahme und Abgabe der bei Federung verdrängten bzw. benötigten Druckmittelmenge
dient. Praktisch gleichzeitig mit der Beaufschlagung der Ringräume 11 und 12 wird
Druckmittel aus den Kolbenräumen 19 und 20 bzw.
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aus den tlydrospeichern 39, 41, 45 und 46 auf dem schon beschriebenen
Wege verdrängt. Mit dem Aufliegen auf den Einfederanschlägen ist die Verriegelung
beendet.
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Es ist klar ersichtlich, daß beim Entriegeln keinerlei Stöße oder
Rucke auftreten können, da der Druck zumindest etwas unterhalb des statischen, sich
bei leerem Fahrzeug einstellenden Druckes liegt.
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Beim Entriegeln muß daher auf jeden Fall unabhänaia vom Belastungszustand
Druckmittel nachgespeist werden.
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Dies kann in beliebiger Weise während der Fahrt, im Stillstand oder
in Abhängigkeit von bestimnten Betrlebsparametern geschehen. Die den Hydrospeichern
vorgeschalteten Drosseln sind nur symbolisch als Drosseln bezeichnet. Es kann sich
auch um Drosselrückschlagventile, Federscheibendrosselventile oder dergleichen handeln.
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Die Art der Ventile und die Form des Zusammenschaltens sind dem Konstrukteur
freigestellt, solange nur die wesentlichen Verbindungen und Schaltstellungen vorhanden
bleiben.
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1 Druckquelle 2 Leitung 3 Schaltventil 4 Rückstellfeder 5 Maanet
6 Ablaufleitung 7 Vorratsbehalter 8 Druckbegrenzungsventil 9 Hydrospeicher 10 Verbindungsleitung
11 Ringraum 12 Ringraum 13 Federungszylinder 14 Federungszylinder 15 Kolbenstange
16 Kolbenstange 17 Kolben 18 Kolben 19 Kolbenraum 20 Kolbenraum 21 Leitung 22 Nlveauregelventil
23 Rückschlagventil 24 Druckhalteventil 25 Gestänge 26 Ableituna 27 Arbeitsleitung
28 Zweigleitung 29 Zweigleitung 30 Wegeventil 31 Drosselstelle 32 Rückstellfeder
33 Magnet 34 Leitung 35 Ventilblock 36 Leitung 37 Leitung 30 Drossel 39 Hydrospeicher
40 Drossel 41 Hydrospeicher 42 Drossel 43 Drossel 44 Hydrospeicher 45 Hydrospeicher
A B P T
| A1#Anschlüsse |
| P1 |
| T1 |
| A2 |
| P2 |
| P3 |
| "O" |
| "a"# Schaltstellungen |
| "b" |