FAHRGESTELL MIT EINER üBER EIN DREHGELENK GELAGERTEN PENDELACHSE

Die Erfindung betrifft ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein Fahrzeug der eingangs genannten Art ist nach der DE 295 17 287 Ul bekannt. Dieses Fahrzeug, ein Lastentransportfahrzeug, besteht aus einem Fahrgestell, an dem eine Pendelachse mit Rädern des Fahrzeugs über ein Drehgelenk gelagert ist, wobei beidseitig des Drehgelenks zwischen der Pendelachse und dem Fahrgestell jeweils ein Hydraulikzylinder angeordnet ist, der über einen Hydraulikkreislauf mit einer, seine in variabler Weise einstellbare Beaufschlagung regelnden Hydraulikeinrichtung verbunden ist .

Die so genannte Pendelachsabstützung bei der Lösung nach der DE 295 17 287 Ul wird verwendet, um das Fahrzeug beim seitlichen Ausschwenken der Arbeitseinrichtung (zum Beispiel eine Baggerschaufel) zu stabilisieren, sprich, die Gefahr des Um- kippens des gesamten Fahrzeugs zu minimieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art die Pendelachsabstützung weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe ist bei einem Fahrzeug der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Nach ' der Erfindung ist also am Fahrzug ein mit der Hydraulikeinrichtung zusammenwirkender, die Beaufschlagung der Hydrau-

likzylinder beeinflussender Neigungssensor und am Hydraulikkreislauf eine Gasfeder vorgesehen.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sollen zunächst einige der verwendeten Begriffe näher erläutert werden:

Die im Oberbegriff genannte "Pendelachse" kann einerseits kon- i kret die Form gemäß der DE 295 17 287 Ul haben, also eine

Achse mit zwei Rädern sein, die über das Drehgelenk am Fahrgestell befestigt ist. Andererseits ist unter "Pendelachse" erfindungsgemäß aber auch eine solche Konstruktion zu verstehen, bei der diese Achse gewissermaßen selbst wieder eine Art starres Fahrgestell bildet, an dem dann auch mehrere Räder (also zum Beispiel zwei Achsen mit je zwei Rädern) und auch Aufbauten (zum Beispiel ein als Greifer ausgebildeter Ausleger) angeordnet sein können. In diesem Fall nennt man das Drehgelenk konkreter ausgedrückt "Verschränkungsgelenk" , wobei derartige Gelenke typischerweise bei Waldfahrzeugen eingesetzt werden. Häufig spricht man auch von einem Vorder- und einem Hinterwagen, zwischen denen das Verschränkungsgelenk positioniert ist und das bei unebenem Gelände dafür sorgt, dass der Bodenkontakt der Räder erhalten bleibt. In diesem Fall sind die genannten Hydraulikzylinder also zum Beispiel einerseits am das "Fahrgestell" bildenden Vorderwagen und andererseits an der als Hinterwagen ausgebildeten Pendelachse befestigt.

Weiterhin ist der Begriff "Fahrgestell" in Bezug auf die vorliegende Erfindung zu erläutern: Gemäß Wikipedia sind am

"Fahrgestell" die Radaufhängungen, alle wesentlichen Antriebs- i elemente wie Getriebe und Motor, die Karosserie und gegebenenfalls Transportgutbehälter und Anhängerkupplungen befestigt. Grundsätzlich ist ein Fahrgestell auch ohne Karosserie fahrtüchtig. - Typischerweise werden "Pendelachskonstruktio-

nen" im Fahrzeugbau an Fahrgestellen der obigen Art realisiert. Erfindungsgemäß beinhaltet der Begriff "Fahrgestell" aber auch solche Konstruktion, wenn gleich diese in der Praxis sicher seltener bis gar nicht auftreten, bei denen die "Pendelachse" an der Karosserie gelagert ist, das heisst, mit Fahrgestell ist wahlweise das Fahrgestell gemäß Wikipedia-De- finition aber auch eine selbsttragende Konstruktion gemeint, bei der die Karosserie des Fahrzeugs das Fahrgestell gewissermaßen ersetzt.

Wie eingangs erläutert, ist bei der Lösung gemäß der DE 295 17 287 Ul auf beiden Seiten des Drehgelenks ein Hydraulikzylinder vorgesehen. Auch wenn dies sicherlich der in der Praxis am häufigsten umgesetzten Lösung entspricht, ist prinzipiell auch eine Lösung mit nur einem (beidseitig beaufschlagbaren) Hydraulikzylinder möglich. Diese Option findet in der entsprechenden Formulierung ("... mindestens auf einer Seite ...") im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ihren Ausdruck.

Das Merkmal "Hydraulikkreislauf" umfasst im Rahmen der Erfindung alle Bauteile die erforderlich sind, um die Hydraulikzylinder mit der Hydraulikeinrichtung zu verbinden, also typischerweise mehrere Hydraulikleitungen. Je nach Konstruktion kann dabei jeder Hydraulikzylinder über einen eigenen Hydraulikkreislauf mit der Hydraulikeinrichtung verbunden sein, günstiger ist aber, wie weiter unten noch erläutert wird, ein alle Komponenten miteinander verbindender Hydraulikkreislauf.

Die Hydraulikeinrichtung umfasst neben ihrer Regelelektronik insbesondere elektrisch betätigbare Ventile und eine Hydraulikpumpe, die dazu dient, den im Einzelfall gewünschten Druck im Hydraulikkreislauf aufzubauen. Der Hydraulikkreislauf ist dabei ein an sich geschlossener Kreislauf, dem durch kurzes

öffnen der genannten Ventile zum Beispiel zur Druckerhöhung zusätzliches Hydraulikmedium (in der Regel Hydrauliköl) zugeführt wird. Dabei können über die Hydraulikpumpe im Hydraulikkreislauf zum Beispiel Drücke zwischen Umgebungsdruck und 400 bar erzeugt werden, und zwar dadurch, dass dem eigentlich geschlossenen Kreislauf mehr oder weniger Hydraulikmedium zugeführt wird.

Die beiden erfindungsgemäß vorgesehenen Merkmale "Neigungssensor" und "Gasfeder" führen nun zu einer deutlich verbesserten Pendelachsabstützung :

Zunächst einmal dient der Neigungssensor dazu, die seitliche Schräglage des Fahrzeugs zu ermitteln. Diese Information wird dann direkt der Regelungselektronik der Hydraulikeinrichtung zur Verfügung gestellt, die ihrerseits in Abhängigkeit vom seitlichen Neigungswinkel des Fahrzeugs für eine entsprechende Druckbeaufschlagung des entsprechenden Hydraulikzylinders sorgt. Da diese Druckbeaufschlagung nun aber letztlich zu einer Blockade des Drehgelenks führen würde, ist erfindungsgemäß auch noch eine Gasfeder in dem oder den Hydraulikkreis- lauf/laufen vorgesehen. Diese Gasfeder, die im Prinzip aus zwei durch eine Membran getrennten Kammern besteht, nämlich einer für das Hydraulikmedium und einer für ein Gas, bewirkt, dass sich eine gewisse Elastizität im Hydraulikkreislauf ergibt,' die ansonsten bei dem in erster Näherung an sich inkom- pressiblen Hydraulikmedium an sich nicht gegeben wäre. Nun ist es aber gerade diese Dämpfungscharakteristik die zur Folge hat, dass das Drehgelenk des Fahrzeugs zwar an sich durchaus fixiert ist, aber dennoch zum Beispiel eine gewisse Schwenkbewegung zwischen Vorder- und Hinterwagen möglich ist, das heisst, der Bodenkontakt des Fahrzeugs bleibt auch bei der

Fahrt durch unebenes Gelände stets erhalten, ohne dass auf eine Abstützung des Drehgelenks verzichtet werden muss.

Der auf den jeweiligen Hydraulikzylinder wirkende Druck wird dabei in Abhängigkeit von der Neigung eingestellt (die Beaufschlagung der Hydraulikzylinder ist also gemäß Oberbegriff in variabler Weise einstellbar) . Bei der Einstellung des entsprechenden Druckes im Hydraulikkreislauf stellt sich dabei automatisch ein entsprechender Gegendruck in der Gasfeder ein.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

Der Vollständigkeit halber wird noch auf die DE 199 18 146 Al hingewiesen. Diese unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung insbesondere dadurch, dass die Hydraulikzylinder nicht direkt an der Pendelachse, sondern an der so genannten Lenkeranordnung angreifen. Darüber hinaus ist bei dieser Konstruktion keine in variabler Weise einstellbare Beaufschlagung der Hydraulikzylinder vorgesehen, das heisst, bei dieser Lösung ist entweder Druck oder kein Druck auf den Zylindern. - Es versteht sich von selbst, dass die Lösung nach der DE 199 18 146 Al nicht erfindungsgemäß funktionieren kann.

Das erfindungsgemäße Fahrzeug einschließlich seiner vorteilhaften Weiterbildungen gemäß der abhängigen Patentansprüche wird nachfolgend anhand der zeichnerischen Darstellung zweier Ausführungsbeispiele und einem Hydraulikschaltplan näher erläutert.

Es zeigt jeweils schematisch

Figur 1 eine erste Ausführungsform eines Teils des erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit einer zweirädrigen Pendelachse (die übrigen Räder des Fahrzeugs sind nicht dargestellt [liegen in einer anderen Zeich-

I nungsebene] ) ;

Figur 2 von oben eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Fahrzeugs mit acht Rädern, wobei vier Räder an einem Vorderwagen und vier Räder an einem Hinterwagen und zwischen dem Vorder- und dem Hin- • terwagen ein Verschränkungsgelenk angeordnet ist; und

Figur 3 einen Hydraulikschaltplan für das erfindungsgemäße Fahrzeug.

In den Figuren 1 und 2 sind zwei verschiedene Ausführungsbei- spiele des erfindungsgemäßen Fahrzeugs schematisch dargestellt. Zunächst ist aber allen Ausführungsformen gemeinsam, dass sie ein Fahrgestell 1 umfassen, an dem mindestens eine Pendelachse 2 mit Rädern 25 des Fahrzeugs über ein Drehgelenk 3 gelagert ist, wobei mindestens auf einer Seite (vorzugsweise beidseitig) des Drehgelenks 3 zwischen der Pendelachse 2 und dem Fahrgestell 1 ein Hydraulikzylinder 4 angeordnet ist, der über einen Hydraulikkreislauf 5, 6 mit einer, seine in variabler Weise einstellbare Beaufschlagung regelnden Hydraulikeinrichtung 7 verbunden ist.

Das Fahrzeug gemäß Figur 1 weist dabei eine klassische Pendelachse im Sinne der DE 295 17 287 Ul auf. Beim Fahrzeug gemäß Figur 2 ist, wie eingangs erläutert, das Drehgelenk 3 als Verschränkungsgelenk ausgebildet, wobei in diesem Fall der vier Räder aufweisende Vorderwagen das "Fahrgestell" 1 und die Pendelachse 2 den vier Räder aufweisenden Hinterwagen bildet. Die Hydraulikzylinder 4 sind in dieser Figur 2 nicht darge-

stellt. Sie sind, wie erwähnt und ohne weiteres verständlich, am yerschränkungsgelenk zwischen dem Vorder- und dem Hin-

I terwagen angeordnet .

Wesentlich für alle möglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Fahrzeugs ist nun, dass am Fahrzug ein mit der Hydraulikeinrichtung 7 zusammenwirkender, die Beaufschlagung der(s) Hydraulikzylinder (s) 4 beeinflussender Neigungssensor 8 und am Hydraulikkreislauf 5, 6 eine Gasfeder 9 vorgesehen ist.

Mit Verweis auf Figur 3, die eine bevorzugte Ausführungsform der hydraulischen Verschaltung zeigt, wird die Funktionsweise der erfindungsgemäß verbesserten Pendelachsabstützung deut- lieh. Bei dieser Ausführungsform weist jeder Hydraulikzylinder 4 zunächst in bekannter Weise einen ersten und einen zweiten Anschluss 10, 11 auf. Ferner ist der erster Anschluss 10 des einen Hydraulikzylinders 4 über eine erste Hydraulikleitung 12 mit dem zweiten Anschluss 11 des anderen Hydraulikzylinders 4 und der Hydraulikeinrichtung 7 und außerdem der zweite Anschluss 11 des einen Hydraulikzylinders 4 über eine zweite Hydraulikleitung 13 mit dem ersten Anschluss 10 des anderen Hydraulikzylinders 4 und der Hydraulikeinrichtung 7 verbunden. Ferner sind beiden Hydraulikleitungen 12, 13 hydraulisch mit jeweils einer Gasfeder 9 verbunden.

Schließt man die in Figur 3 mit den Bezugszeichen 22 und 23 versehenen Ventile, so strömt das Hydraulikmedium bei einer Bewegung der Pendelachse über den Anschluss 10 des einen Hydraulikzylinders 4 zum Anschluss 11 des anderen Hydraulikzylinders 4 und umgekeht . In diesem Fall ist die Pendelachse also letztlich frei beweglich, und zwar unabhängig vom tatsächlichen Druck in den Hydraulikleitungen 12, 13.

Fährt das Fahrzeug nun durch unebenes Gelände und der Neigungssensor 8 stellt eine seitliche Neigung fest, die für eine Abstützung der Pendelachse spricht, so wird eines der Ventile 22 bzw. 23 kurz geöffnet und dieser Hydraulikleitung Hydraulikmedium unter Druck zugeführt. Dadurch wird der eine Hydraulikzylinder 4 "ausgefahren" und der anderen entsprechend "eingezogen" bzw. das Fahrzeug erfährt auf diese Weise auf der entsprechenden Fahrzeugseite eine unterstützende Kraft. Wie gesagt, das Ventil 22 bzw. 23 wird dabei nur kurz geöffnet, danach sind beide Ventile 22 bzw. 23 wieder geschlossen. Da aber nach dem Schließen die Pendelachse prinzipiell an sich wieder frei pendeln könnte, muss gleichzeitig (oder kurz vorher) noch mindestens ein die hydraulische Verbindung zwischen dem einen und dem anderen Anschluss 10 und 11 unterbrechendes Ventil 20 bzw. 21 geschlossen werden. Dies führt dann dazu, dass das Hydraulikmedium nicht mehr frei zwischen den Hydraulikzylindern 4 hin- und herfließen kann, was mit einer Blockade der Pendelachse gleichzusetzen ist.

Da dies aber wiederum zu einer völligen "Versteifung" des Fahrzeugs führen würde, die ebenso unerwünscht ist, wie die freie Beweglichkeit bei Hanglage, sind die oben erwähnten Gas- federn 9 vorgesehen. Diese sind dabei, wiederum mit Verweis auf Figur 3 bevorzugt aus zwei, voneinander mittels einer elastischen Membran 14 getrennten Kammern 15, 16 gebildet, wobei die eine Kammer 15 der Gasfeder 9 mit der Hydraulikleitung 12, 13 verbunden und die andere Kammer 16 mit einem Gas gefüllt ist.

Um dabei eine ausreichende Dämpfungswirkung, sprich Beweglichkeit trotz Unterstützungswirkung zu realisieren, weist jeder Hydraulikzylinder 4 zunächst in an sich bekannter Weise ein von einem Kolben aufgeteiltes Zylindervolumen und weiterhin

die mit Gas gefüllte Kammer der Gasfeder 9 mindestens ein dem halben Zylindervolumen entsprechendes Volumen auf.

Um beim kurzzeitigen öffnen der Ventile 22, 23 einen entsprechenden Druck in den Hydraulikleitungen 12, 13 erzeugen zu können, ist die Hydraulikeinrichtung 7 mit einer Hydraulikpumpe 17 verbunden. Ferner ist ein Hydraulikmediumsammelbehälter 24 vorgesehen, aus dem die Hydraulikpumpe 17 über die Hydrau- likmediumförderleitung 18 Hydraulikmedium bezieht und in den überschüssiges Hydraulikmedium über die Hydraulikmediumrück- führleitung 19 zurückführbar ist.

Bezugszeichenliste

1 Fahrgestell

2 Pendelachse

3 'Drehgelenk

4 Hydraulikzylinder

5 Hydraulikkreislauf

6 Hydraulikkreislauf

7 Hydraulikeinrichtung

8 Neigungssensor

I

9 Gasfeder

10 ersten Anschluss

11 zweiter Anschluss

12 erste Hydraulikleitung

13 zweite Hydraulikleitung

14 'Membran

15 Kammer (Hydraulikmedium)

16 Kammer (Gas)

17 Hydraulikpumpe

18 Hydraulikmediumförderleitung

19 ^ydraulikmediumrückführleitung

20 Ventil

21 Ventil

22 Ventil

23 Ventil

24 Hydraulikmediumsammelbehälter

25 Rad