DE19730707A1 - Hydraulikantriebsanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Hydraulikantriebsanord­ nung, bestehend aus einer Gruppe von mindestens drei Hydraulik­ zylindern.

Für Hydraulikantriebe mit einem großen Betätigungsweg ist es bislang üblich, mehrstufige Teleskopzylinder einzusetzen. Der Nachteil dieser mehrstufigen Teleskopzylinder ist der außeror­ dentlich große Durchmesser und der damit verbundene Raumbedarf. Darüber hinaus sind mehrstufige Teleskop-Hydraulikzylinder in der Regel sehr teuer und haben sehr unterschiedliche Leistungen in Druck- und Zugrichtung.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Hydraulikantriebsan­ ordnung mit einem langen Betätigungsweg und geringen Raumbedarf anzugeben. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Besonders vor­ teilhaft ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Hydraulikan­ triebsanordnung gemäß Anspruch 15 in einem Absetzkipper.

Erfindungsgemäß werden mindestens zwei Hydraulikzylinder ver­ wendet. Vorzugsweise werden drei Hydraulikzylinder für die Hy­ draulikantriebsanordnung verwendet. Die Hydraulikzylinder sind in zwei unterschiedliche Gruppen unterteilt, nämlich wenigstens einen, vorzugsweise zwei erste Zylinder, die wenigstens einen zweiten Zylinder umgeben, d. h. bei Anordnung in einer Ebene ne­ ben oder beidseitig des oder der zweiten Zylinder(s) angeordnet sind. Die Kraft der Hydraulikantriebsanordnung wird zwischen zwei Befestigungspunkten aufgebracht, von denen der erste an wenigstens einem ersten Zylinder und der zweite am zweiten Zy­ linder angeordnet ist. Der ersten Zylinder ist mit dem zweiten Zylinder derart verbunden, daß sich die Betätigungswege der er­ sten und zweiten Zylinder zwischen dem ersten und zweiten Befe­ stigungspunkt aufaddieren. Die Druck und Zugkammern der Hydrau­ likzylinder sind hierbei parallel geschaltet. Die erfindungsge­ mäße Hydraulikzylinderanordnung zeichnet sich durch eine große Zugkraft aus, die 60 bis annähernd 100% der Druckkraft betragen kann.

Vorzugsweise sind die Zylinderkörper der Hydraulikzylinder durch einen Spannrahmen miteinander verbunden. Dieser besteht vorzugsweise aus beidseitig der Zylindergruppe angeordneten Zugstangen, deren Enden in Quertraversen eingreifen, die an den freien Enden der Zylinderkörper der Hydraulikzylinder anliegen. Auf diese Weise werden die ersten und zweiten Hydraulikzylinder nebeneinander und relativ zueinander festgelegt. Die Befesti­ gungspunkte sind hier dann im Bereich der freien Enden der Zy­ linderkolben der ersten und zweiten Hydraulikzylinder angeord­ net. Vorzugsweise haben die Quertraversen in dem Bereich, an dem die Enden der Zylinderkörper anliegen, Aufnahmen oder Pas­ sungen, so daß die Zylinder nicht nur in axialer Richtung son­ dern auch quer dazu fixiert sind.

In einer sehr einfachen Ausführungsform sind die Befestigungs­ punkte in Form von Durchmessererweiterungen oder -Verminderun­ gen an den Zylinderkolben der ersten und zweiten Hydraulikzy­ linder angebracht.

In einer besonders einfachen und betriebssicheren Ausführungs­ form mit drei Hydraulikzylindern enthält der Zylinderkolben des einen ersten Hydraulikzylinders die Fluidzuführung für den Hy­ draulikantrieb, während der Zylinderkolben des anderen ersten parallel geschalteten Hydraulikzylinders die Fluidableitung aufweist. Die Enden der beiden Zylinderkolben sind an den Befe­ stigungspunkten festgehalten, so daß hier eine stationäre Fluidzu- und -ableitung realisiert sind ohne bewegliche Teile, was die Investitions- und Wartungskosten erheblich reduziert. Bei dieser Anordnung kann eine an sich bekannte Steuerung vor­ gesehen sein, die vorzugsweise rein hardwaremäßig durch an­ schlagsbetätigte Ventile im Verstellbereich der Hydraulikkolben realisiert ist und ein sequentielles Ausfahren zuerst der er­ sten Hydraulikzylinders und anschließend des zweiten Hydraulik­ zylinders oder umgekehrt bewirkt. Druck- und Zugkammern der er­ sten und zweiten Hydraulikzylinder sind parallel geschaltet, während die Befestigungspunkte an der Antriebsanordnung so ge­ wählt sind, daß die Zylinder in Reihe geschaltet sind, wodurch sich eine Aufaddierung der Betätigungswege ergibt.

Um eine optimale Kraftübertragung zu realisieren, sollte die Kraft des oder der zweiten Hydraulikzylinder der Kraft des oder der ersten Hydraulikzylinder entsprechen. Wenn z. B. drei zweite und zwei erste Hydraulikzylinder in alternierender Abfolge ne­ beneinander angeordnet sind, dann sollte die Kraft der zweiten Hydraulikzylinder 1 1/2-mal so groß sein wie die der ersten. Bei einer 2-1 Gruppe sollte die Kraft des zweiten Hydraulikzy­ linders doppelt so groß wie die eines ersten sein. Es ist selbstverständlich auch möglich eine gleiche Anzahl erster und zweiter Hydraulikzylinder, z. B. je einen oder zwei oder auch mehr zu verwenden.

Da die sich in der Ebene erstreckende Zylinderanordnung äußerst flach ist und eine gegenüber mehrstufigen Teleskopzylindern verringerte Bauhöhe aufweist, eignet sich die oben beschriebene und später in den Zeichnungen noch detaillierter dargestellte Hydraulikzylinderanordnung bevorzugt zur Verwendung als Antrieb eines Schiebeplateaus auf der Ladefläche eines Absetzkippers. Die Hydraulikzylinderanordnung der Erfindung kann auch in sehr vorteilhafter Weise als Hubunterstützung bei Absetzkippern oder als Hubmechanismus in Silostellern und Abrollkippern eingesetzt werden, da die Anordnung bei geringen Abmessungen eine hohe Zug- als auch Druckkraft aufbringen kann. Die höhere Zugkraft ist bei Lege- oder Stellvorgängen und auch bei einer Hängerbe­ ladung erforderlich.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der sche­ matischen Zeichnung in den Fig. 1 bis 7a beschrieben. Fig. 7b zeigt zum Vergleich einen mehrstufigen Teleskopzylinder nach dem Stand der Technik. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen ersten Hydraulikzylin­ der mit einer Fluidzuführung;

Fig. 2 einen Querschnitt gemäß Fig. 1 durch einen ersten Hydraulikzylinder mit einer Fluidabführung;

Fig. 3 eine Anordnung mit zwei parallel geschalteten ersten Hydraulikzylindern mit Fluidzu- und -abführung gemäß Fig. 1 und 2;

Fig. 4 die Anordnung gemäß Fig. 3 mit einem dazwischen ange­ ordneten zweiten Hydraulikzylinder, verbunden mit ei­ ner Fluidzuführung;

Fig. 5 zwei alternative Ausbildungsformen von Befestigungs­ punkten an den Zylinderkolben;

Fig. 6 einen Spannrahmen zur Fixierung zweier erster und ei­ nes zweiten Hydraulikzylinders gemäß Fig. 4 und

Fig. 7a) + 7b) ein Vergleich der erfindungsgemäßen Zylinder­ gruppe mit einem herkömmlichen mehrstufigen Teleskop­ zylinder.

Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines ersten Hydraulikzylinders 10 mit einem Zylinderkörper 12, innerhalb dessen ein Zylinder­ kolben 14 verschiebbar gelagert ist, dessen körperseitiges Ende einen Stempel 16 aufweist, durch den der Innenraum des Zylin­ derkörpers 12 in eine Druckseite 18 und eine Zugseite 20 unter­ teilt ist. In dem Zylinderkolben 14 ist eine koaxiale Durchfüh­ rung 22 vorgesehen, die am freien Ende des Zylinderkolbens 14 mit einer Fluidzuführung verbindbar ist. Hierdurch kann Fluid von einer Druckversorgungsquelle direkt in den Druckraum 18 des Zylinderkörpers 12 geleitet werden. Druck- und Zugraum 18, 20 enthalten Fluidanschlüsse 24 zur Parallelschaltung von weiteren ersten Hydraulikzylindern und zur Verbindung mit einer, vor­ zugsweise mechanischen, Steuerung.

Fig. 2 zeigt einen weiteren ersten Hydraulikzylinder 26. Iden­ tische oder funktionsgleiche Teile sind dort mit identischen Bezugszeichen versehen. Der weitere erste Hydraulikzylinder 26 verfügt ebenfalls über einen Zylinderkörper 12, in dem ein Zy­ linderkolben 28 verschiebbar an einem Stempel 30 gehalten ist, der den Druckraum 18 vom Zugraum 20 abtrennt. Im Gegensatz zu dem in Fig. 1 dargestellten ersten Hydraulikzylinder 10 ist der Zugraum 20 über Fluiddurchführungen 32 mit einer koaxial im Zylinderkolben bzw. Zylinderstange 28 angeordneten Fluidabfüh­ rung 34 verbunden, welche mit einer Druckversorgung verbunden ist. Die Fluidabführung kann in einer anderen Ausführungsform auch im Zylinderstempel vorgesehen sein. Auch dieser weitere erste Hydraulikzylinder 26 enthält im Druckraum 18 und Zugraum 20 Anschlüsse 24 zur Parallelschaltung mit anderen Zylindern und zur Verbindung mit einer mechanischen Steuerung.

Fig. 3 zeigt die in Fig. 1 und 2 dargestellten ersten Hydrau­ likzylinder in Parallelschaltung, wobei deren Druckseite und Zugseite durch die Anschlüsse 24 parallel geschaltet sind. Die Pfeile an den freien Enden der Zylinderkolben 14 und 28 zeigen die Richtung des Fluidflusses in bzw. aus der Zylinderanord­ nung.

Fig. 4 zeigt nun die fertige Antriebsanordnung 40, bei der zwi­ schen den in Fig. 3 dargestellten ersten Hydraulikzylindern 10 und 26 ein zweiter Hydraulikzylinder 42 angeordnet ist. Die Zy­ linderkörper 12 der ersten und zweiten Hydraulikzylinder 10, 26, 42 sind fest miteinander verbunden. Der Kolben 44 des zwei­ ten Hydraulikzylinders 42 ist in nicht dargestellter Weise über die Anschlüsse und gegebenenfalls eine implementierte Steuerung mit dem Fluidraum der ersten Hydraulikzylinder 10 und 26 ver­ bunden, so daß auch der zweite Hydraulikzylinder 42 über die in den Zylinderkolben 14 und 28 implementierten Fluidzu- und -ab­ leitungen mit der Druckfluidquelle verbunden ist.

Der zweite Hydraulikzylinder ist mit seiner Druck und Zugkammer n parallel zu den ersten Hydraulikzylindern geschaltet. Eine sequentielle Steuerung kann in bekannter Weise über schalterbe­ tätigte Ventile vorgesehen sein, die durch die Hydraulikkolben der Zylinder in definierten Positionen betätigt werden. Auf diese Weise läßt sich erreichen, daß der zweite Zylinder erst ausfährt, nachdem die ersten Zylinder voll ausgefahren sind. In diesem Fall wäre am Endanschlag (in ausgefahrener Position) der ersten Hydraulikzylinder ein Schalter, der das Ventil für die Fluidzufuhr für den zweiten Zylinder freischalten würde. Im zweiten Zylinder wäre am Endanschlag (in eingefahrener Stel­ lung) ein Schalter, der das Ventil für die Fluidabfuhr der er­ sten Zylinder freischalten würde.

Die freien Ende der Zylinderkolben 14 und 28 der ersten Hydrau­ likzylinder 10, 26 sind über Druckschläuche 46 mit einer Druck­ fluidquelle verbunden. Im Bereich der freien Enden der Zylin­ derkolben 14 und 28 sind erste Befestigungspunkte 48 angeord­ net, die vorzugsweise gemäß Fig. 5 als durchmessererweiterte oder durchmesserverminderte Bereiche ausgebildet sind. In glei­ cher Weise enthält das freie Ende des Zylinderkolbens 44 des zweiten Hydraulikzylinder 42 einen durchmessererweiterten Be­ reich als zweiten Befestigungspunkt 50. Aus Fig. 4 ist klar er­ sichtlich, daß sich die Betätigungswege der ersten zweiten Hy­ draulikzylinder zwischen den ersten Befestigungspunkten 48 und dem zweiten Befestigungspunkt 50 aufaddieren. Hierbei bewegt sich allerdings auch die gesamte miteinander verbundene Gruppe der Zylinderkörper 12 der ersten und zweiten Hydraulikzylinder. Deshalb ist es besonders vorteilhaft, daß die Fluidzu- und -ab­ führung an den stationär montierten freien Enden der Zylin­ derkolben 14 und 28 der ersten Hydraulikzylinder 10, 26 ange­ ordnet ist.

Fig. 5 zeigt zwei unterschiedliche Möglichkeiten, um einen Be­ festigungspunkt im Bereich eines Zylinderkolbens anzuordnen. In Fig. 5a) ist in einem geringen Abstand vom freien Ende des Zy­ linderkolbens ein durchmesserverringerter Bereich 52 ausgebil­ det, der mit einer komplementären Kraftaufnahme 54 eines sta­ tionären oder zu bewegenden Strukturteils korrespondiert.

In Fig. 5b) ist der Befestigungspunkt als durchmessererweiter­ ter Bereich 56 ausgebildet, der nun in einer Nut 58 des statio­ nären oder zu bewegenden Strukturteils gehalten ist.

Fig. 6 zeigt eine einfache und kostengünstige Möglichkeit zur Verbindung von drei Hydraulikzylindern nach der in Fig. 4 dar­ gestellten Weise. Die in Fig. 6 dargestellte Antriebsanordnung 60 enthält die aus Fig. 4 bekannten zwei ersten Hydraulikzylin­ der 10 und 26 an den Außenseiten und in der Mitte einen zweiten Hydraulikzylinder 42. Die drei Hydraulikzylinder 10, 42, 26 werden an ihren Stirnseiten durch zwei Quertraversen 62, 64 zu­ sammengehalten, welche über Aufnahmen 66 verfügen, welche an den Durchmesser der Hydraulikzylinder angepaßt sind. Die Quer­ traversen enthalten weiterhin Durchführungen 68 für die Zylin­ derkolben. Die beiden Quertraversen werden durch Zugstangen 70 gegeneinander verspannt, die in den Quertraversen 62, 64 vorge­ sehenen Durchführungen oder Aussparungen verlaufen und an ihren endseitig über die Quertraverse hinausragenden Bereichen Ge­ winde 72 aufweisen, welche zum Aufdrehen einer Mutter 74 ausge­ bildet sind. Durch Festdrehen der Muttern 74 werden die Quer­ traversen 62, 64 fest gegen die Stirnseiten der Hydraulikzylin­ der gespannt, wodurch die gesamte Anordnung als solche festge­ legt wird. In Wirklichkeit sind zwischen den Hydraulikzylindern so gut wie keine Abstände vorhanden, so daß die gesamte Anord­ nung so kompakt wie möglich ausgebildet ist.

Fig. 7 zeigt deutlich, daß die erfindungsgemäße Hydraulikan­ triebsanordnung gemäß Fig. 7a) eine wesentlich geringere Stärke h aufweist als die Stärke H bzw. der Durchmesser eines herkömm­ lichen Teleskophydraulikzylinders in Fig. 7b). Die erfindungs­ gemäße Hydraulikantriebsanordnung hat somit einen sehr viel ge­ ringeren Raumbedarf als herkömmliche Teleskopantriebe mit glei­ cher Arbeitslänge.

Claims (14)

1. Hydraulikantriebsanordnung bestehend aus einer Gruppe von mindestens zwei Hydraulikzylindern,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zylinder (10, 26, 42) in einer Ebene nebeneinander und koaxial angeordnet sind,
daß ein erster Zylinder (10, 26) wenigstens einen ersten Befe­ stigungspunkt (48) und ein zweiter Zylinder (42) wenigstens ei­ nen zweiten Befestigungspunkt (50) aufweisen, und
daß der erste Zylinder (10, 26) mit dem zweiten Zylinder (42) derart verbunden ist, daß sich deren Betätigungswege zwischen dem ersten und zweiten Befestigungspunkt (48, 50) aufaddieren.

2. Hydraulikantriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Zylinder (10, 26, 42) vorgesehen sind, daß wenigstens zwei parallel geschaltete erste Zylinder (10, 26) beidseitig wenigstens eines zweiten Zylinders (42) angeordnet sind.

3. Hydraulikantriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Zylinder (10, 26, 42) in entgegenge­ setzte Richtung ausgerichtet sind.

4. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Zylinder (10, 26, 42) mit ihrem Zylin­ derkörper (12) verbunden sind, und
daß der Zylinderkolben (14) des ersten Zylinders (10) jeweils den ersten Befestigungspunkt (48) und der Zylinderkolben des zweiten Zylinders (42) den zweiten Befestigungspunkt (50) auf­ weisen.

5. Hydraulikantriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkörper (12) durch einen Spannrahmen miteinander verbunden sind, der aus zwei beidseitig der Zylindergruppe (10, 26, 42) verlaufenden Zugstangen (70) besteht, deren freie Enden mit zwei Quertraversen (62, 64) verbunden sind, die durch die Zugstangen (70) gegen die Enden der Zylinderkörper (12) an­ preßbar sind und Durchführungen (68) für die Zylinderkolben (14, 28, 44) aufweisen.

6. Hydraulikantriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Quertraversen Aufnahmen (66) oder Passungen für die En­ den der Zylinder (10, 26, 42) aufweisen.

7. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte (48, 50) nahe oder an den freien En­ den der Zylinderkolben (14, 28, 44) der ersten und/oder zweiten Zylinder (10, 26, 42) angeordnet sind.

8. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungspunkte (48, 50) als durchmessererweiterte oder -verringerte Bereiche (52, 56) der Zylinderkolben (14, 28, 44) ausgebildet sind.

9. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungskraft des/r zweiten Zylinder(s) (42) der Be­ tätigungskraft des/r ersten Zylinder(s) (10, 26) entspricht.

10. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hydraulikfluidzuleitung (46) über wenigstens einen Zy­ linderkolben (14, 28) erfolgt, der einen Befestigungspunkt (48) aufweist.

11. Hydraulikantriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste Zylinder (10, 26) vorgesehen sind, daß ein Zylinderkolben (14) eines ersten Zylinders (10) eine Fluidzuleitung (22) aufweist, während ein Zylinderkolben (28) eines anderen ersten Zylinders (26) eine Fluidableitung (32, 34) aufweist.

12. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Kolbenbewegung der ersten und/oder des zwei­ ten Hydraulikzylinders (10, 26, 42) betätigte Steuerung für eine sequentielle Betätigung von erstem und zweitem Zylinder vorge­ sehen ist.

13. Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere entgegengesetzt ausgerichtete erste und zweite Hy­ draulikzylinder (10, 26, 42) vorgesehen sind, die alternierend nebeneinander angeordnet sind.

14. Verwendung der Hydraulikantriebsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Schiebeplateau auf der Lade­ fläche eines Absetzkippers.