DE1430729C3 - Aus einer einachsigen Zugmaschine und einem aufgesattelten einachsigen Anhänger bestehende Fahrzeugeinheit - Google Patents

Description

elastisch nachgiebige Lagerstellen nur in sehr geringem Maße auf den Fahrzeugrahmen und den ganzen abgefederten Fahrzeugkörper übertragen. Das ganze Antriebsaggregat bildet dabei zusammen mit einer Querfeder für die Radträger ein System, welches gegenüber den senkrechten Hin- und Herschwingungen der Räder als dynamischer Schwingungsdämpfer wirkt. Eine Tilgung der bei einem Schwerlastfahrzeug auftretenden Schwingungen ist jedoch auf diese Weise nicht möglich.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht die Federanordnung in an sich bekannter Weise aus einem Hydraulikzylinder als Stellglied und mindestens zwei auf unterschiedliche Ausgangsdrücke aufgeladenen und stufenweise an der Federarbeit teilnehmenden -hydropneumatischen Speichern als eigentlichen Federn.

Derartige hydropneumatische Federn sind beispielsweise aus der DT-AS 11 29 845 und der DT-PS 8 45 452 bekannt.

In Anwendung auf die Erfindung ergeben sich durch die Mehrfachanordnung von Federgliedern Möglichkei- \ ten einer Schwingungstilgung bei unterschiedlichen ' Beladungszuständen, indem bei einem ersten Beladungszustand im wesentlichen nur ein erster Speicher wirksam wird und in einem zweiten oder weiteren Beladungszustand ein weiterer bzw. für jeden weiteren Beladungszustand ein weiterer Speicher.

Wenn die Fahrzeug^einheit beispielsweise als Schürfkübelfahrzeug od. dgl. ausgebildet ist, erscheint es zweckmäßig, den ersten hydropneumatischen Speicher auf die Masse des leeren Anhängers und einen zweiten hydropneumatischen Speicher zusammen mit dem ersten auf die Masse des vollbeladenen Anhängers abzustimmen. Eine solche Anordnung ist ohne weiteres ausreichend, weil ein solches Fahrzeug im allgemeinen nur in vollbeladenem Zustand oder in unbeladenem Zustand gefahren wird.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 4 bis 7.

Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine schematische Seitenansicht einer aus ρ einer einachsigen Zugmaschine und einem aufgesattelten einachsigen Anhänger bestehenden Fahrzeugeinheit,

F i g. 2 in größerem Maßstab eine Ansicht der Kupplungsvorrichtung zwischen Zugmaschine und Anhänger,

F i g. 3 eine Seitenansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Fahrzeugeinheit,

Fig.4 ein Hydraulikschaltbild der Fahrzeugeinheit nach Fig.3.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 besteht die Fahrzeugeinheit aus einer einachsigen Zugmaschine 10, die auf luftbereiften Rädern 11 läuft, und einem Anhänger 12 in Gestalt eines Schürfkübels, der auf zwei luftbereiften Rädern 13 läuft. Der einachsige Anhänger 12 ist somit um seine Radachse 14 zwischen der aus F i g. 1 ersichtlichen Fahrstellung und einer tieferen Arbeitsstellung schwenkbar, bei der eine Schneide 15 am Boden angreift. Zwei Gabelarme 16, die an ihrem freien Ende über Gelenke 17 den Anhänger 12 tragen, sind starr mit einem Schwanenhals 18 versehen, der über ein Gelenk 20 mit vertikaler Achse an einer Kupplungseinrichtung 19 angreift. Eine Abdeckplatte 21 ist zwischen den Seitenwänden des Anhängers 12 über Gelenke 22 und ein Gestänge 23 derart schwenkbar gelagert, daß die Frontseite des Schürfkübels geöffnet bzw. geschlossen werden kann.

Das vordere Ende des Anhängers 12 kann mittels eines Hydraulikkolbenantriebes gehoben und gesenkt werden, dessen Hydraulikzylinder 24 an einem am Schwanenhals 18 befestigten Ausleger und dessen Kolbenstange am Anhänger angreifen. Zweckmäßigerweise ist ein Paar derartiger Hydraulikzylinder 24

ίο vorgesehen. Die schwingfähige Masse des Anhängers kann somit eine schwingende Bewegung um die Radachse 14 ausführen, die nur dadurch verhindert werden, daß der Anhänger über die Kupplungseinrichtung 19 auf der Zugmaschine 10 aufgesattelt ist. Diese Kupplungseinrichtung ist im einzelnen aus Fig. 2 ersichtlich. Sie weist einen Hydraulikzylinder 32 auf, in dem ein Kolben 34 läuft, der über einen quer zur Kolbenstange verlaufenden Gelenkbolzen 36 und diesen Bolzen führende Lageraugen mit der Zugmaschine 10 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist eine vertikale Führungssäule 38 über einen querverlaufenden Gelenkbolzen 39 an der Zugmaschine 10 angelenkt, wobei diese Führungssäule 38 in einer Führungsbuchse. 40 gleitet, und die oberen Enden von Führungsßuchse und Führungssäule sind über eine elastische Staubschutzmanschette 42 verbunden. Das obere Ende des Hydraulikzylinders 32 ist über eine Druckölleitung 44, in die Drosselstelle 46 eingeschaltet ist, mit zwei hydropneumatischen Speichern 48 und 49 verbunden.

Jeder Speicher 48 und 49 weist einen frei beweglichen Trennkolben 50 bzw. 51 auf, über dem ein kompressibles Gas, z. B. Helium befindlich ist, das über Anschlüsse 52 zugeführt werden kann. Die unteren Kammern der Speicher 48 und 49 und die obere Kammer des Hydraulikzylinders 32 werden mit Drucköl über eine Leitung 54 gespeist, das durch eine Pumpe 56 aus einem Vorratsbehälter 58 gefördert wird. Durch ein Steuerventil 60 wird die Druckölzuführung bzw. Abführung in eine Rückleitung 62 gesteuert. Wenn der Ventilschieber 68 des Steuerventils 60 die aus F i g. 2 ersichtliche Stellung einnimmt, kann die gesamte schwingende Masse von Anhänger einschließlich Kupplungseinrichtung 19 freie Schwingungen in einem Ausmaß ausführen, das durch das komprimierbare Gas oberhalb der Trennkolben 50 und 51 begrenzt ist, wobei diese Schwingungsbewegung durch das Gas abgefedert werden. Das Drucköl unterhalb der Trennkolben 50 und 51 sowie das Drucköl in der oberen Kammer des Hydraulikzylinders 32 strömt bei der Schwingungsbewegung in der einen bzw. anderen Richtung durch die Drosselstelle 46 der Druckölleitung 44, wodurch eine Dämpfungswirkung erlangt wird. Auf diese Weise wird jede vertikale Relativbewegung zwischen Zugmaschine und Anhänger, die beim Durchfahren unebenen Geländes auftreten kann, durch die Gasfüllung der beiden Speicher abgefedert und durch die Drosselstelle 46 gedämpft. Die gesamte von Zugmaschine und Anhänger gebildete primäre Masse neigt zu Springbewegungen bzw. zu schwingenden Bewegungen. Die Schwingungsbewegungen der vom Anhänger gebildeten sekundären Masse können so abgestimmt werden, daß die Schwingungen der primären Masse verringert werden, und diese Einstellung kann durch entsprechende Wahl von Volumen und Gasdruck in den Speichern

6_S bewirkt werden.

Zur Anpassung des Systems ist es erforderlich, die Flächen der Trennkolben 50 bzw. 51 sowie des Kolbens 34 und den Rauminhalt der oberen Kammern der

Speicher 48 und 49 sowie den Fülldruck der Speicher in entsprechender Weise zu wählen. Zu diesem Zweck wird der Speicher 48 bis zu einem Druck gefüllt, bei dem im Hinblick auf die Querschnittsflächen des Trennkolbens 50 und des Kolbens 34 das System bei leerem Anhänger auf die gewünschte Federrate und Eigenfrequenz abgestimmt ist. Der Speicher 49 wird auf einen solchen höheren Druck gebracht, daß das Leergewicht des Anhängers nicht zu einer weiteren Verdichtung ausreicht. Daher wird der Trennkolben 51 gemäß F i g. 2 in seiner tiefsten Stellung gehalten. Bei gefülltem Anhänger 12 nimmt die Gewichtsbelastung im Hydraulikzylinder 32 zu, so daß sich der Hydraulikzylinder nach unten bewegt und Öl aus der oberen Zylinderkammer über die Druckölleitung 44 zur unteren Kammer des Speichers 48 verdrängt wird. Infolgedessen wird der Trennkolben 50 nach oben bewegt und das Gas im Speicher 48 weiter verdichtet. Sobald der Druck im Leitungssystem den Fülldruck des Speichers 49 erreicht, bewirkt jede weitere Vergrößerung der Belastung ein Anheben des Trennkolbens 51 im Speicher 49. Hierdurch wird die Federrate und die Eigenfrequenz des beladenen Anhängers automatisch so eingestellt, daß auch weiterhin den Schwingungen der Zugmaschine entgegengewirkt wird.

Um ein einwandfreies Arbeiten des Federungssystems zu gewährleisten, soll sich der Kolben 34 etwa in der Mitte seiner Bewegungsstrecke befinden, die durch das obere Ende des Hydraulikzylinder 32 und einen verdickten Kopf 63 der Führungssäule 38 festgelegt ist. Für den Fall, daß ein Teil des Drucköls längs des Kolbens 34 entweicht und zum unteren Teil des Hydraulikzylinders gelangt, ist gemäß Fig. 2 ein Rückschlagventil 66 vorgesehen, damit das entweichende Öl abgeführt werden kann und die Abwärtsbewegung des Kolbens 34 gegenüber dem Hydraulikzylinder 32 nicht behindert.

Das Steuerventil 60 hält den Kolben 34 im Hydraulikzylinder 32 automatisch in der richtigen Lage. Sein Ventilschieber 68 nimmt normalerweise seine in Fig. 2 gezeigte Sperrstellung ein. Um den Gewichtsunterschied zwischen beladenem und unbeladenem Anhänger auszugleichen, ist der Ventilschieber 68 über einen Winkelhebel 70 und eine Stange 71 mit dem Gelenkbolzen 39 verbunden. Wenn das Gewicht des Anhängers ausreicht, das Gas im Speicher so weit zusammenzudrücken, daß sich der Hydraulikzylinder 32 über eine erhebliche Strecke nach unten bewegt, dann bewegt sich der Ventilschieber 68 gemäß F i g. 2 nach links, so daß die Pumpe 56 dem Hydraulikzylinder 32 zusätzlich Drucköl zuführen kann. Wird der Anhänger geleert, so daß sich die Kupplungseinrichtung 19 nach oben bewegen kann, wird der Ventilschieber 68 nach rechts bewegt und eine Verbindung zwischen dem Hydraulikzylinder 32 und der Rückleitung 62 hergestellt. Auf diese Weise wird der Kolben 34 unter allen Betriebsbedingungen automatisch etwa auf gleichem Niveau gehalten.

Das aus F i g. 3 und 4 ersichtliche Federungssystem ist in besonderem Maße geeignet, nachträglich bei Fahrzeugeinheiten der beschriebenen Gattung eingebaut zu werden. Hierbei wird die sekundäre Masse von dem Anhänger 12 nicht aber vom Gewicht der Kupplungsvorrichtung gebildet. Dabei können bereits vorhandene hydraulische Kolbenantriebe Verwendung finden. Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 und 4 dienen die Hydraulikzylinder 24 dazu, den Anhänger 12 in seiner oberen Fahrstellung zu halten. Dabei ist ein Steuerventil 100 am Bedienungssitz vorgesehen, über das das durch eine Pumpe 102 geförderte Druckmittel aus einem Vorratsbehälter 104 in die oberen bzw. unteren Kammern gefördert wird, um den Anhänger anzuheben bzw. abzusenken. Zwei hydropneumatische Speicher 106 und 107, in denen frei bewegliche Trennkolben 108 bzw. 109 laufen, stehen über ein Absperrventil 110 mit der Druckleitung in Verbindung, die nach der unteren Zylinderkammer der Hydraulikzylinder 24 führt. Das Absperrventil 110 kann von Hand oder automatisch in Abhängigkeit von Abwärtsbewegungen des Anhängers betätigt werden. Bei dieser Anordnung kann der Anhänger freie Schwingungsbewegungen ausführen, und das Federungssystem wird von dem komprimierbaren Gas der Speicher 106 und 107 gebildet. Das Absperrventil 110 kann geschlossen werden, wenn der Anhänger nach unten bewegt und in seine Füllstellung gebracht wird, denn beim Füllen des Schürfkübels bewegt sich das Gerät nur relativ langsam, so daß keine heftigen springenden Bewegungen auftreten können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Aus einer einachsigen Zugmaschine und einem aufgesattelten einachsigen Anhänger bestehende Fahrzeugeinheit, bei der die luftbereiften Räder ungefedert mit dem Fahrzeugkörper verbunden sind und zwischen Zugmaschine und Anhänger eine Kupplungseinrichtung mit einer Federanordnung vorgesehen ist, welche eine vertikale Bewegung zwischen dem vorderen Ende des Anhängers und der Zugmaschine gegen die Federkraft zuläßt, so daß der Anhänger um die Achse seiner Räder Schwingbewegungen gegenüber der Zugmaschine ausführen kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennlinie der Federanordnung (hydropneumatische Speicher 48 und 49 oder 106 und 107) derart auf die schwingfähige Masse des Anhängers (12) abgestimmt ist, daß mindestens bei einem Ladezustand des Anhängers dessen Eigenfrequenz hinsichtlich seiner Schwingbewegungen gegenüber der Zugmaschine (10) gleich ist der Eigenfrequenz der Zugmaschine, die sich aus der schwingfähigen Masse der Zugmaschine und der Federrate ihrer Luftreifen ergibt, so daß eine Schwingungstilgung eintritt.

2. Fahrzeugeinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung in an sich bekannter Weise aus einem Hydraulikzylinder (32 oder 24) als Stellglied und mindestens zwei auf unterschiedliche Ausgangsdrücke aufgeladenen und stufenweise an der Federarbeit teilnehmenden hydropneumatischen Speichern (48 und 49 oder 106 und 107) als eigentlichen Federn besteht.

3. Fahrzeugeinheit nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster hydropneumatischer Speicher (48 oder 106) auf die Masse des leeren Anhängers und ein zweiter hydropneumatischer Speicher (49 oder 107) zusammen mit dem ersten auf die Masse des vollbeladenen Anhängers abgestimmt sind.

4. Fahrzeugeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in eine Druckölleitung (44) zwischen dem Hydraulikzylinder (32) und den hydropneumatischen Speichern (48 und 49) in an sich bekannter Weise eine Drosselstelle (46) eingeschaltet ist.

5. Fahrzeugeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (32) Teil einer über eine vertikale Schwenkachse mit dem Anhänger (12) verbundenen Kupplungseinrichtung (19) ist und daß der Kolben (34) des mit vertikaler Achse errichteten Hydraulikzylinders (32) mit der Zugmaschine (10) verbunden ist.

6. Fahrzeugeinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikzylinder (24) an der über ein Drehgelenk mit der Zugmaschine (10) verbundenen Kupplungseinrichtung (19) angreift und daß der im Hydraulikzylinder (24) laufende Kolben gelenkig mit dem Anhänger (12) verbunden ist.

7. Fahrzeugeinheit nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der im Hydraulikzylinder (32 oder 24) gleitende Kolben über ein Steuerventil (60 oder 100) in an sich bekannter Weise bei jedem Beladungszustand in eine Mittelstellung überführt wird.

Die Erfindung betrifft eine aus einer einachsigen Zugmaschine und einem aufgesattelten einachsigen Anhänger bestehende Fahrzeugeinheit, bei der die luftbereiften Räder ungefedert mit dem Fahrzeugkörper verbunden sind und zwischen Zugmaschine und Anhänger eine Kupplungseinrichtung mit einer Federanordnung vorgesehen ist, welche eine vertikale Bewegung zwischen dem vorderen Ende des Anhängers und der Zugmaschine gegen die Federkraft zuläßt, so daß der Anhänger um die Achse seiner Räder Schwingbewegungen gegenüber der Zugmaschine ausführen kann.

Derartige Fahrzeugeinheiten sind beispielsweise aus der FR-PS 13 38 516 und der US-PS 24 60 725 bekannt.

Bei der Fahrzeugeinheit nach der zuerst genannten FR-PS wird die Springneigung durch eine Federungsund Dämpfungsvorrichtung gemindert, durch die die ungefederte Masse von Rädern mit dem ungefederten Anteil der Radaufhängung möglichst klein gegenüber der gefederten Masse des Fahrzeugaufbaus gehalten wird. Derartige Federungs- und Dämpfungssysteme haben den Nachteil, daß sie ab einer bestimmten Fahrzeuggröße und ab einem bestimmten Gewicht nicht mehr brauchbar sind. Außerdem gestaltet sich die ^l Kraftübertragung bei derartigen Anordnungen dadurch äußerst schwierig und kompliziert, daß den Relativbewegungen der Antriebsachse gegenüber dem Fahrzeugkörper bei der Übertragung von Antriebskräften voh dem mit dem Fahrgestell verbundenen Motor oder dem Getriebe auf die Antriebsräder durch Gelenkwellen entsprochen werden muß. Derartige Konstruktionen sind insbesondere hinsichtlich der Übertragung großer Drehmomente aufwendig und außerdem störanfällig und bedürfen einer ständigen Wartung.

Bei der Fahrzeugeinheit nach der US-PS 24 60 725, die der eingangs genannten Gattung entspricht, ist die schwere Masse des Anhängerfahrzeugaufbaus gegenüber der Radachse der Zugmaschine über eine schwere Federanordnung abgestützt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Verzicht auf eine Abfederung zwischen Radachse und Fahrzeugaufbau eine Tilgung der auftretenden Schwingungen durch entsprechende Abstimmung eines zweiten Schwingungssystems zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einer ^ ί Fahrzeugeinheit der eingangs genannten Bauart dadurch gelöst, daß die Kennlinie der Federanordnung derart auf die schwingfähige Masse des Anhängers abgestimmt ist, daß mindestens bei einem Ladezustand des Anhängers dessen Eigenfrequenz hinsichtlich seiner Schwingbewegungen gegenüber der Zugmaschine gleich ist der Eigenfrequenz der Zugmaschine, die sich aus der schwingfähigen Masse der Zugmaschine und der Federrate ihrer Luftreifen ergibt, so daß eine Schwingungstilgung eintritt.

Dadurch daß der Anhänger so gelagert ist, daß er schwingende Bewegungen um seine Radachse ausführen kann, wird es möglich, den Anhänger, der beispielsweise als Schürfkübelfahrzeug ausgebildet sein kann, als schwingfähige Masse zu benutzen, deren Bewegungen ein nachgiebiger Widerstand entgegengesetzt werden kann, wodurch eine Tilgung bei entsprechender Abstimmung möglich ist.

Es ist zwar durch die DT-PS 10 78 880 bereits bekannt, Fahrzeugteile, nämlich in diesem Falle das Antriebsaggregat als Tilgermasse vorzusehen. Dabei werden jedoch lediglich die am Antriebsaggregat auftretenden Schwingungen des Antriebsmotors über