DE1286278B

DE1286278B - Einrichtung fuer den Ausgleich mindestens eines Teiles des Gewichtes eines Maschinenteiles

Info

Publication number: DE1286278B
Application number: DEC41185A
Authority: DE
Inventors: Gardner Charles
Original assignee: Caterpillar Tractor Co
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1966-01-11
Filing date: 1967-01-11
Publication date: 1969-01-02
Also published as: GB1118060A; FR1507468A; US3353352A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung für den Ausgleich mindestens eines Teiles des Gewichtes eines Maschinenteils, das durch einen hydraulischen Hubzylinder betätigt wird, dessen Kolbenstange eine an ihrem inneren Ende offene Längsbohrung aufweist, welche durch einen feststehenden, mit dem Kopfende des Zylinders über ein Rohr verbundenen Kolben als Druckraum ausgebildet ist, bei dessen Beaufschlagung mit Druckmittel die Kolbenstange aus dem Zylinder ausgefahren oder in den Zylinder eingezogen wird.
Bekannt ist eine solche Einrichtung für die Verriegelung einer Fahrwerkeinziehstrebe.
Der vorliegenden Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, bei Hubzylindern der bekannten Bauart Vorkehrungen zu treffen, um einen Teil des Gewichtes eines Maschinenteiles ausgleichen zu können.
Die Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich ausgehend von einer Einrichtung der eingangs als bekannt vorausgesetzten Art erfindungsgemäß durch einen Hydraulikkreis, der einen Druckspeicher aufweist, der durch die Ausfahr- und Einziehbewegung der Kolbenstange auf einen bestimmten Druck aufladbar ist.
Vorzugsweise wird die Anordnung so getroffen, daß der hydraulische Hubzylinder und das ihm zugeordnete Maschinenteil von einem motorgetriebenen Fahrzeug getragen werden, wobei der Hydraulikkreis ein Ventil aufweist, das zwischen einem Druckmittelbehälter und dem Druckspeicher angeordnet ist und bei Betrieb des Motors geschlossen wird und den Druckmittelstrom vom Druckspeicher zum Druckmittelbehälter verhindert, während es bei Stillstand des Motors den Druckmittelstrom vom Druckspeicher zum Druckmittelbehälter gestattet.
Die Erfindung gestattet es bei Fahrzeugen wie Planierraupen, Kratzbaggern u. dgl. das Gewicht von hydraulisch zu betätigenden Zusatzeinrichtungen oder Werkzeugen, deren Antriebskraft im allgemeinen auch vom Hauptantriebsmotor abgeleitet wird, auszugleichen. Häufig beläuft sich das Gewicht solcher hydraulisch zu betätigender Fahrzeugteile auf einige Tonnen, und die zur Bewegung erforderliche Kraft beträgt selbst im unbelasteten Zustand oft mehr als 10 % der Nennleistung des Motors. Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird selbst dann eine überlastung des Motors vermieden, wenn beim Manövrieren des Fahrzeuges eine hydraulische Betätigung der Werkzeuge od. dgl. erfolgen soll. Bei der Erfindung wird sonst nutzlos verschwendete Energie für den Ausgleich des Gewichtes der hydraulisch zu betätigenden Teile verwendet.
In den Zeichnungen sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispieles der Erfindung, F i g. 2 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispieles der Erfindung und F i g. 3 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Kreises, in dem eines der in den F i g. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele Verwendung findet.
In F i g. 1 ist ein doppelt wirkender hydraulischer Hubzylinder 10 gezeigt, aus dessen Zylindergehäuse 12 eine Kolbenstange 14 hervorsteht, die zum Anheben oder Handhaben einer Last dient. Das Stangenende des Zylinders 12 ist mit einem abnehmbaren Boden 16 versehen, an dem ein Dichtungsflansch 18 durch Schrauben 19 befestigt ist. Dichtungen 22 dichten die Kolbenstange 14 gegenüber dem Boden 16 und eine Dichtung 24 diesen gegenüber dem Zylinder 12 ab.
Das im Zylinder 12 liegende innere Ende der Kolbenstange 14 ist mit einem Ringkolben 26 versehen, der mittels einer Mutter 30 in Anlage an einer Umfangsschulter 28 der Kolbenstange gehalten wird. Der Kolben 26 wird durch eine O-Ringdichtung 32 gegenüber der Zylinderinnenwand abgedichtet. Die Kolbenstange 14 ist mit einer Bohrung 34 versehen, die in Längsrichtung von dem inneren Ende der Kolbenstange 14 bis in den Bereich des äußeren Endes der Kolbenstange verläuft. Der mit der Bohrung 34 verfolgte Zweck geht aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.
Ein Rohr 36 erstreckt sich vom Kopfende des Zylinders 12 derart nach unten, daß es sowohl in ausgefahrener als auch in zurückgezogener Stellung der Kolbenstange 14 innerhalb der Bohrung 34 der Kolbenstange liegt. Das untere Ende des Rohres 36 ist mit einem Ringkolben 38 versehen, der an der Innenwand der Bohrung 34 druckmitteldicht anliegt. Das obere Ende des Rohres 36 weist einen Teil 40 mit verringertem Durchmesser auf, der durch eine Öffnung im Kopf des Zylinders 12 hervorsteht und an dem Zylinderkopf durch eine Mutter 42 starr befestigt ist. Ein Druckmittelkana144, der durch die gesamte Länge des Rohres 36 verläuft, ist an einen Hydraulikkreis angeschlossen, der weiter unten im Zusammenhang mit F i g. 3 beschrieben wird.
Der normale Betrieb des doppelt wirkenden hydraulischen Hubzylinders 10 wird durch einen (nicht dargestellten) üblichen Hydraulikkreis hervorgerufen, der unter Druck stehendes Druckmittel wahlweise durch eine der Einlaßöffnungen 46 oder 48 am Kopfende bzw. am Stangenende des Zylinders dem Zylinder zuführt, um dadurch die Kolbenstange 14 auszufahren oder einzuziehen. Der Hubzylinder 10 ist durch bekannte Mittel zwischen dem Fahrzeug und einem zu verstellenden Teil des Fahrzeuges angebracht. Wenn von einer außenliegenden Druckmittelquelle, wie z. B. einem Druckspeicher, Druckmittel durch den Druckmittelkanal 44 geschickt wird, kann genügend Kraft in der Bohrung 34 hervorgerufen werden, um das Gewicht des Fahrzeugteiles aufzunehmen oder auszugleichen. Dabei kann dann der in der Öffnung 46 eingeführte Druckmitteldruck vollständig für die Handhabung der reinen Nutzlast verwendet werden.
In F i g. 2 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines doppelt wirkenden Hubzylinders gezeigt, bei der die Kolbenstange zur Handhabung einer Last eingezogen statt ausgefahren wird. Viele Einzelteile des in F i g. 2 gezeigten Beispieles 10' sind identisch mit zuvor unter Bezugnahme auf das Beispiel 10 gemäß F i g. 1 beschriebenen Einzelheiten. Infolgedessen werden zur Kennzeichnung dieser Einzelteile in F i g. 2 die den gleichen Einzelteilen in F i g. 1 entsprechenden Bezugszahlen mit einem Strich verwendet.
Das Rohr 37 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 2 weist einen erheblich kleineren Außendurchmesser auf als das Rohr 36 gemäß F i g. 1, und das untere Ende des Kanals 44' wird durch eine Verschlußkappe 39 verschlossen. Außerdem ist das obere Ende der Stangenbohrung 34' mit einem ringförmigen Stopfen 41 versehen, der druckmitteldicht an dem Rohr 37 anliegt. Dadurch wird eine Kammer 43 mit ringförmigem Querschnitt gebildet, deren obere und untere Stirnwände durch die Teile 41 bzw. 38' gebildet werden. Mehrere radial verlaufende Bohrungen 45 stellen eine Verbindung zwischen dem Kanal 44' in dem Rohr 37 und der Kammer 43 her.
Wenn die Kammer 43 beaufschlagt wird, ist die Kolbenstange 14' bestrebt, sich in den Zylinder 12' hineinzubewegen. Der Druck in der Kammer 43 kann so hoch gewählt werden, daß das Gewicht des angehängten Maschinenteiles ausgeglichen wird, so daß der am Anschluß 48' eingeführte Druck vollständig zur Handhabung der von dem Maschinenteil getragenen reinen Nutzlast verwendet werden kann. Ein kleines Einwegventil 47 ist im Kolben 38' vorgesehen, um den Rücklauf von Druckmittel, das in das untere Ende der Stangenbohrung 34' gelangt sein mag, in die Kammer 43 zu ermöglichen.
F i g. 3 zeigt einen Hydraulikkreis, an den ein hydraulischer Hubzylinder 10 gemäß F i g. 1 angeschlossen ist. In F i g. 3 ist ein bekannter hydraulischer Druckspeicher 55 mit einem Kolben 56 und einem Vorrat an komprimierbarem Druckmittel 57 dargestellt, der an eine Leitung 59 über eine Leitung 61 und ein Drucksteuerventil63 angeschlossen ist. Der Druckspeicher 55 ist ferner mit einem Druckmitteltank 65 über eine Leitung 67, ein Sicherheitsventil 69 und eine Leitung 71 verbunden.
Der Druckspeicher 55 wird zunächst in der üblichen Weise dadurch geladen, daß abwechselnd Druckmittel aus einem Hydraulikkreis (nicht dargestellt) den Anschlüssen 46 und 48 des hydraulischen Hubzylinders zugeführt wird. Durch die Ausfahrbewegung der Kolbenstange 14 wird zunächst Druckmittel aus dem Tank 65 durch ein Rückschlagventil 73 und die Leitung 59 in die Kammer 34 der Kolbenstangenbohrung (siehe F i g. 1) gezogen, während die umgekehrte Bewegung der Kolbenstange 14 dieses Druckmittel zurück durch die Leitung 59 und durch ein Rückschlagventil 75 in den Druckspeicher 55 schickt. Aufeinanderfolgende Arbeitsgänge des Hubzylinders 10 führen schließlich dazu, daß der Druckspeicher 55 auf einen bestimmten Druck aufgeladen worden ist, unter dem sich das Drucksteuerventil 63 öffnet. Weitere Hübe der Kolbenstange 14 haben dann auf Grund des Druckes, der sich in den Leitungen 59 und 67 aufgebaut hat, keinen Einfluß mehr auf die Rückschlagventile 73 und 75.
Wenn der Druck im Druckspeicher 55 seine wirksame Höhe erreicht hat, bleibt das Drucksteuerventil 63 offen, um die Strömung von Druckmittel durch die Leitung 59 in beiden Richtungen zu gestatten. Wenn die Lastausgleichskammer in der Stangenbohrung 34 größer wird, strömt Druckmittel aus dem Druckspeicher 55 in die Kammer nach, und wenn die Kammer ihr Volumen verringert, fließt Druckmittel zurück zum Druckspeicher. Falls durch Leckverluste in der Anlage der Druck im Druckspeicher 55 unter einen bestimmten Mindestwert sinkt, schließt sich das Drucksteuerventil 63, und wenn die Kolbenstange 14 ausgefahren und eingezogen wird, wird der Hydraulikkreis wieder durch den Strom von Druckmittel durch die Rückschlagventile 73 und 75 aufgeladen, wie zuvor beschrieben wurde. Das Sicherheitsventil 69 ist mit einem Schieber 77 versehen, der normalerweise durch eine Feder 80 in die geöffnete Stellung des Ventils gedrückt wird. Wenn jedoch der Motor des Fahrzeuges läuft, gelangt der Schmieröldruck des Motors durch eine Leitung 82 in das Ventil 69 und drückt den Schieber 77 gegen eine Umfangsschulter 81, wie in F i g. 3 dargestellt ist, und unterbricht dadurch die Druckmittelverbindung zwischen dem Druckspeicher 55 und dem Tank 65. Wenn der Motor abgestellt wird oder der Öldruck des Motors aus anderen Gründen ausbleibt, wird der Schieber 77 durch die Feder 80 in eine Stellung gedrückt, in der die Verbindung zwischen dem Druckspeicher 55 und dem Tank 65 hergestellt ist. Eine derartige Anordnung gestattet es als eine Sicherheitsvorkehrung, daß die Teile des hydraulischen Hubzylinders bei längeren Abschaltzeiten in eine Ruhestellung gebracht werden können.
Wenngleich eine besondere Ausführungsform des Sicherheitsventils 69 veranschaulicht ist, sei darauf hingewiesen, daß jede andere geeignete Form verwendet werden könnte. Beispielsweise könnte das Ventil 69 auf irgendein Signal ansprechen, daß den Betrieb des Fahrzeugmotors anzeigt. Zusätzlich zu dem Öldruck des Motors könnte das Ventil 69 auch durch Getriebesteuerdruck oder durch Druck aus der Pumpe der Hauptsteueranlage gesteuert werden, die immer dann wirksam ist, wenn der Motor läuft. Bei einem elektrisch getriebenen Fahrzeug könnte das Ventil auf das öffnen oder Schließen des Hauptstromschalters hin elektromagnetisch gesteuert werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Einrichtung für den Ausgleich mindestens eines Teiles des Gewichtes eines Maschinenteiles, das durch einen hydraulischen Hubzylinder betätigt wird, dessen Kolbenstange eine an ihrem inneren Ende offene Längsbohrung aufweist, welche durch einen feststehenden, mit dem Kopfende des Zylinders über ein Rohr verbundenen Kolben als Druckraum ausgebildet ist, bei dessen Beaufschlagung mit Druckmittel die Kolbenstange aus dem Zylinder ausgefahren oder in den Zylinder eingezogen wird, gekennzeichnet d u r c h einen Hydraulikkreis, der einen Druckspeicher (55) aufweist, der durch die Ausfahr-und Einziehbewegung der Kolbenstange (1.4) auf einen bestimmten Druck aufladbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hydraulische Hubzylinder (10) und das ihm zugeordnete Maschinenteil von einem motorgetriebenen Fahrzeug getragen werden, wobei der Hydraulikkreis ein Ventil (69) aufweist, das zwischen einem Druckmittelbehälter (65) und dem Druckspeicher (55) angeordnet ist und bei Betrieb des Motors geschlossen wird und den Druckmittelstrom vom Druckspeicher zum Druckmittelbehälter verhindert, während es bei Stillstand des Motors den Druckmittelstrom vom Druckspeicher zum Druckmittelbehälter gestattet,