-
Beschreibung
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Parallelführeinrichtung für ein
an einem Fahrzeug angebrachtes Frontlader-Arbeitsgerät o. dgl., welches drehbar
am Ende einer mit ihrem entgegengesetzten Ende ebenfalls drehbar mit dem Fahrzeug
verbundenen Frontladerschwinge o. dgl. befestigt ist, mit jeweils mindestens einem
Frontlader-Hubzylinder, einem doppelt wirkenden Arbeitsgerät-Kippzylinder, einem
den Frontladerwinkel abtastenden Geberzylinder, und mit je einem hydraulischen Stellventil
für den Hubzylinder und den Kippzylinder.
-
An Fahrzeugen angebrachte Arbeitsgeräte wie Hubbühnen, Arbeitsstände,
Palettengabeln sowie Frontlader-Arbeitsgeräte sollten in jeder Höhe eine waagerechte
bzw. vorbestimmte Lage einhalten können. Während die für diesen Zweck benötigte
Parallelführeinrichtung in früherer Zeit durch rein mechanische Mittel wie Stangen,
Seile oder Ketten verwirklicht wurde, geht man in neuerer Zeit immer mehr dazu üben,
hydraulische Parallelführeinrichtungen zu benutzen.
-
Bei Verwendung der eingangs aufgeführten hydraulischen Parallelführeinrichtung
an Frontladern hat sich gezeigt daß es bei den gegebenen Platz und Kräfteverhältnissen
in Verbindung mit den bei Frontladern üblichern extremen Oldruckschwankungen schwierig
ist, außer den Hubzylindern auch noch die Geberzylinder unterzubringen. Weitere
Schwierigkeiten erwachsen daraus, daß der für die Parallelführung benutzte Kippzylinder
zusätzlich in jeder Gabelstellung Kippbewegungen auf das Arbeitsgerät übertragen
muß, beispielsweise zum Ankippen bzw. Auskippen einer Last.
-
AufgabederErfindung ist es, eine Parallelführeinrichtung der eingangs
genannten Art so auszubilden, daß der Geberzylinder raumsparend und kräftmäßig neutral
untergebracht ist, und außerdem die Parallelführung insgesamt zu vereinfachen.
-
Weiterhin soll die Möglichkeit erhalten bleiben, die Parallelführung
jederzeit auch willkürlich ausschalten zu können.
-
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Geberzylinder
integraler Bestandteil eines Hubzylinders ist, und daß ein zusätliches Steuerventil
mit zwei Stellungen vorgesehen ist, das in seiner Nullstellung je einen Durchgangskanal
zur Verbindung jeweilseeines Zylinderraums des (der) Kippzylinder(s) mit jedem Hubzylinder
bzw. jedem Geberzylinder und in seiner anderen Stellung nur einen Durchgangskanal
zur Verbindung aller Hubzylinder mit allen Geberzylindern aufweist.
-
Auf diese Weise werden die bisher aufgetretenen Platz- und Kräfte-probleme
auf einfache Weise überwunden, die Gesamteinrichtung vereinfacht und preisgünstiger
gestaltet. Die bisher benutzten Kippzylinder lassen sich ohne weiteres in die neuartige
Parallelführeinrichtung einbeziehen, sofern der in den Hubzylinder integrierte Geberzylinder
volumenmäßig darauf abgestimmt ist.
-
Vorteilhafterweise kann der Hubzylinder als Hohlkolben ausgebildet
sein, welcher den Geberzylinder für den im wesentlichen fest mit dem Hubzylinder
verbundenen Geberkolben bildet.
-
Vorteilhafterweise kann der Geberkolben pendelnd und/oder radial beweglich
in dem Hubzylinder aufgehängt sein.
-
Das Steuerventil kann vorteilhafterweise ein Magentventil sein, welches
im stromlosen Zustand seine Ruhestellung einnimmt.
-
Für den Betrieb kann es vorteilhaft sein, wenn dem Stellventil für
den Kippzylinder mindestens ein elektrischer Ans teuerkontakt für das Steuerventil
zugeordnet ist. Ferner können dem Kippzylinder elektrische Endlagen-Ansteuerkontakte
für das Steuerventil zugeordnet sein.
-
Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung
näher erläutert. Darin zeigen: Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines mit
der nachstehend beschriebenen Parallelführeinrichtung ausgerüstetn Frontlader-Fahrzeugs,
Fig. 2 eine halbseitig geschnittene Seitenansicht einer kombinierten Zylindereinheit
des Frontladers von Fig. 1, und Fig. 3 ein schematisches elektro-hydraulisches Gesamtschaltbild
für den Frontlader von Fig. 1.
-
Das in Fig. 1 schematisch darstellte Frontlader-Fahrzeug 1 trägt an
seinem Vorderteil eine um einen Drehpunkt mittels einer nachstehend ausgeführlich
beschriebenen kombinierten Zylindereinheit 10 auf- und abschwenkbare Frontladerschwinge
2. Um ein am vorderen Ende der Frontladerschwinge 2 angebrachtes Lager 3 ist ein
im vorliegenden Falle als Hubgabel ausgebildetes Arbeitsgerät 4 drehbar gelagert.
Anstelle dieser Hubgabel kann auch
eine Arbeitsbühnem eine Mulde
o. dgl. als kippbares Arbeitsgerät vorhanden sein.
-
Das Arbeitsgerät 4 ist insgesamt mit der Frontladerschwinge 2 über
ein als Gelenkviereck ausgebildetes Gestänge 5 verbunden. Mittels eines zwisxhen
Frontladerschwinge 2 und Gestänge 5 angeordneten hydraulischen Kippzylinders 30
läst sich das Arbeitsgerät 4 aus einer mit B bezeichneten Horizontal- bzw. Parallelstellung
in eine angekippte Kippstellung A, eine ausgekippte Kippstellung C sowie jede beliebige
Zwischenstellung bringen. Wie nachstehend erläutert wird, wird ferner in einem bestimmten
Betriebszustand des Hydrauliksystems das Arbeitsgerät 4 beim Anheben oder Absenken
der Frontladerschwinge 2 in jeder wählbaren Kippstellung parallet zu sich selbst
geführt.
-
An dieser Stelle sei bemerkt, daß be der nachstehend ausführlich beschriebenen
hydraulischen Parallelführeinrichtung bzw.
-
Arbeits-gerät-Betätigungseinrichtung sowohl die kombinierte Zylindereinheit
10 als auch der Kippzylinder 30 in doppelter Aufführung, je einmal für jede Seite
der Frontladerschwinge 2, vorhanden sind.
-
Die in Fig. 2 separat dargestellte kombinierte Zylindereinheit 10
enthält einen Hubzylinder 12 mit Auge 18 zum Anlenken entweder an die Frontladerschwinge
2 oder an das Fahrzeug 1. Im Hubzylinder 12 ist ein hohl ausgeführter Hubholben
14 axial vershiebbar. Dem Hubkolben 14 ist ein Auge 19 zum Anlenken entweder am
Fahrzeug 1 oder an der Frontladerschwinge 2 zugeordnet.
-
Der an seiner freien Stirnseite offene Hubkolben 14 bildet mit seinem
Hohlraum den Geberzylinder 14' für einen Geberkolben 16, der gegenüber dem Auge
18 festliegt
und in den Geberzylinder 14' ragt. Es ist wichtig,
daß die Volumenverhältnisse zwischen Kippzylinder 30 und Geberzylinder 14' auf die
Hebelverhältnisse im Parallelgestänge 5 (Fig. 1) abgestimmt sind, weil diese beiden
Zylinder zur Erzielung der Parallelführung zusammenwirken, wenn das System auf "Parallelführung"
geschaltet ist.
-
Ein zwischen der Innenseite des Hubzylinders 12 und der Außenseite
des hohlen Hubkolbens 14 gebildeter Zylinderraum 13 steht über einen Leitungsanschluß
20 mit dem in Fig. 3 dargestellten Hydrauliksystem in Verbindung. Der Zylinderraum
13 wird zum Anheben der Gabel 2 mit Druck beaufschlagt. Der Geberzylinder 14' begrenzt
zusammen mit dem Geberkolben 16 einen Zylinderraum 17; dieser steht über einen zweiten
Leitungsanschluß 21 ebenfalls mit dem Hydrauliksystem in Verbindung.
-
Wie sich aus Fig. 2 entnehmen läßt, ist der Geberkolben 16 "schwimmend"
in dem mit 26 bezeichneten Hubzylinderdeckel aufgehängt. Auf diese Weise werden
Abdichtungsschwierigkeiten vermieden. Zur Durchführung dieser schwimmenden Aufhängung
befindet sich in dem Auge 18, welches die Verlängerung des Hubzylinderdeckels 26
bildet, eine Querbohrung, in die ein Stift 25 fest eingesetzt, beispielsweise eingeschweißt
ist. In einem im Durchmesser reduzierten Kolbenauge 23, welches in eine Bohrung
26a in Hubzylinderdeckel 26 und Auge 18 mit Spiel eingreift, befindet sich ebenfalls
eine Querbohrung 23a, welche der Stift 25 mit Spiel durchsetzt.
-
An dem dem Auge 18 entgegengesetzten Ende der kombinierten Zylindereinheit
10 befindet sich das mit dem äußeren Ende des hohlen Hubkolbens 14 verbundene Auge
19. Als Abdichtung zwischen dem Hubzylinder 12 einerseit und dem gegenüber diesem
aus fahrbaren Hubkolben
14 dient eine den Zylinderraum 13 nach
außen begrenzende Abdichthülse 71, welche innenliegend zwei Ringnuten aufweist,
in die eine Dichtung 72a und ein elastischer Abstreifring 72b eingesetzt sind. Als
Sicherung für die Abdichthülse 71 dient ein Sprengring 73.
-
Der innere Zylinderraum 17 der Zylindereinheit 10 ist zwischen der
Innenseite des hohlen Hubkolbens 14 (Geberzylinder 14') und der Außenseite des Geberkolbens
16 durch eine Abdichthülse 76 abgedichtet. Diese besitzt innenseitig drei Ringnuten,
in die hintereinanderliegend Führungsbänder 77a und die Dichtungen 77b eingesetzt
sind.
-
Die Abdichthülse 76 ist durch Schweißen oder in ähnlicher Weise mit
dem Ende des hohlen Hubkolbens 14 verbunden.
-
Als Ausfahrbegrenzung für den hohlen Hubkolben 14 gegenüber dem Hubzylinder
12 dient ein in eine Nut des Hubkolbens eingelegter Sprengring 79.
-
Nun zur Beschreibung des in Fig. 3 dargestellten Hydrauliksystems
für das Fahrzeug mit Front lader und Frontlader-Arbeitsgerät von Fig. 1. Die beiden
Leitungsanschlüsse 20 der Hubzylinderräume 13 der beiden kombinierten Zylindereinheiten
10 sind über einen Leitungszweig 94 miteinander, mit einem manuell betätigbaren
Stellventil 50 und mit einem Anschluß des elektromagnetisch betätigbaren Steuerventils
40 verbunden. Die Leitungsanschlüsse 21 für die Geberzylinderräume 17 in den beiden
kombinierten Zylinder-einheiten 10 sind über einen anderen Leitungszweig 95 miteinander
und außerdem mit dem anderem Anschluß an dem Steuerventil 40 verbunden. Ein anderer
Leitungszweig 96 führt von einem weiteren Anschluß des Steuerventils 40, welcher
dem Anschluß für den Leitungszweig 95 gegenüberliegt, einerseits zu einem manuell
betätigbaren Stellventil 60 für die Druckseite der Kippzylinder 30 und andererseits
zu den beiden hinteren Zylinderräumen 34, 34 der beiden Kippzylinder 30. Ein
vierter
Leitungszweig 97 führt vom letzten Anschluß des Steuerventils 40, welcher dem Anschluß
für den Leitungszweig 94 gegenüberliegt, einerseits zur Zugseite des Stellventils
60 und andererseits zur den beiden vorderen Zylinderräumen 33, 33 der Kippzylinder
30. Die Unterteilung der Kippzylinder 30 in vorderen und hinteren Zylinderraum erfolgt
durch je einen Kolben 31. Die Kolbenstangen sind jeweils durch den vorderen Zylinderraum
33 nach außen geführt.
-
Das Stellventil 50 ist über eine Druckleitung mit einer Hydraulikpumpe
90 verbunden, und außerdem ist eine Ableitung 92 in Richtung auf einen Vorratsbehälter
91 für Hydraulikflüssigkeit vorhanden. Diese Ableitung ist jedoch über das Stellventil
60 geführt und nur in dessen Null-Stellung b tatsächlich zum Vorratsbehälter 91
durchgeschaltet. Beide Stellventile 50 und 60 haben je drei manuell einstellbare
Betriebsstellungen, die jeweils mit a, b und c bezeichnet sind.
-
Das Steuerventil 40 dient dazu eine Verbindung zwischen dem ölkreis
der Hub-Geberzylinder 10 und dem ölkreis der Kippzylinder 30 herzustellen bzw. bei
Bedarf auch zu unterbrechen. Dieser Bedarf tritt dann auf, wenn das Frontlader-Arbeitsgerät
durch manuelle Schaltung des Stellventils 60 über die Kippzylinder verstellt werden
soll. In diesem Fall darf keine ölverbindung zum Hub-Geberzylinder 10 vorhanden
sein.
-
Die Verbindung zwischen Geberzylinder 17 und dem Kippzylinder 30 wird
unterbrochen oder es wird ein Kurzschluß zwischen Geberzylinder 17 und dem Hubzylinder
13 hergestellt, wenn der Kippzylinder 30 die obere oder untere Endlage erreicht
hat und somit nicht mehr auf die automatische ölzuführ bzw. ölagabe des Geberzylinders
17 reagieren kann. Zu dem Steuerventil 40 gehört ein Elektromagnet 41, der im vorliegenden
Falle für eine Betriebsspannung von 12 Volt ausgelegt ist. Über
elektrische
Steuerleitungen 43 wird dieser Elektromagnet dann erregt, wenn durch Berühren Endschalterkontakte
45 oder 46 oder 47 der Stromkreis geschlossen wird. Dabei schaltet das Steuerventil
40 aus der zeichnerisch dargestellten stromlosen Verbindungsstellung "Null" in die
Kurzschlußstellung 1.
-
Der Kontakt 45 ist als Befllhrungskontakte ausgebildet, der bereits
anspricht, wenn der Stellgriff des manuellen Stellventils 60, ohne zu schalten,
berührt wird.
-
Endschalterkontakt 46 und 47 sind dem einen der beiden Kippzylinder
30 in der Weise zugeordnet, daß bei fast vollständig ausgefahrener Kolbenstange
ein daran befestigter Betätigungsarm 35 den Endschalterkontakt 46, und im fast vollständig
eingefahrenen Zustand den Endschalterkontakt 4/ auslöst.
-
Zumindest der eine Endschalterkontakt 46 ist justierbar ausgebildet.
Erhält der Elektromagent 41 seine Betriebsspannung, dann schaltet das Steuerventil
40 in seine mit I bezeichnete Kurzschlußposition um, in welcher die Leitungszweige
94 und 95 kurzgeschlossen sind; das bedeutet, daß im Betriebszustand I des Steuerventils
40 der Hub-Zylinderraum 13 direkt mit dem Geber-Zylinderraum 17 in der kombinierten
Zylindereinheit 10 verbunden ist, und zwar in beiden Zylindereinheiten gleichzeitig.
-
Wie bereits erwähnt, hat das manuell betätigbare Stellventil 50 für
den Hubzylinder 12 in der kombinierten Zylindereinheti 10 drei Betriebsstellungen
a, b und c.
-
Die in Fig. 3 dargestellte Betriebsstellung b ist die Ruhestellung,
die Druckhydraulikflüssigkeit fließt ungenutzt in den Vorratsbehälter 91 zurück.
In der Betriebsstellung a ist dagegen der Leitungszweig 94 direkt mit der Hydraulikpumpe
90 verbunden, beide Hub-Zylinderräume 13 in den Zylindereinheiten 10 werden gefüllt,
die Frontladerschwinge 2 hebt sich (vgl. Fig. 1). Durch Umschaltung des
Stellventils
50 auf Betriebsstellung c wird die Frontladerschwinge 2 gesenkt, da sowohl das Drucköl
der Pumpe 90 als auch das Rücklauföl der Druckzylinder 10 über die Ableitung 92
abfließen kann.
-
Während des Hebens und Senkens befindet sich das elektromagnetisch
betätigte Steuerventil 40 normalerweise in seiner Ruhestellung Null, da das Stellventil
60 seine in Fig. 3 dargestellte Ruhestellung b einnimmt, in der der dem Stellgriff
dieses Stellventils zugeordnete Betätigungskontakt 45 unbetätigt ist. Da in der
Ruhestellung Null des Steurventils 40 der Leitungszweig 94 mit dem Leitungszweig
97, und der Leitungszweig 95 mit dem Leitungszweig 96 verbunden ist, tritt bei jeder
Hub-bzw. Senkbewegung der Frontladerschwinge 2 die hydraulische Parallelführeinrichtung
automatisch in Funktion. Beim Ausfahren der Hubzylinder 12, d.h. beim Anheben der
Frontladerschwinqe 2 wird automatisch der mit dem Hubzylinder 12 verbundene Geberkolben
16 aus dem Geber-Zylinderraum 17 herausgezogen, d.h. das Volumen des Zylinderraumes
17 vergrößert sich.
-
Aufgrund dieser Zylinderraumvergrößerung wird durch den über den Leitungszweig
97 in seinem vorderen Zylinderraum 33 mit Druckflüssigkeit belasteten Kolben 31
Flüssigkeit aus dem hinteren Zylinderraum 34 verdrängt und über den Leitungszweig
96 in den Zylinderraum 17 der kombinierten Zylindereinheit 10 nachgedrückt. Das
bedeutet, daß beim Ausfahren des Hubzylinders 12 beim Anheben der Frontladerschwinge
2 automatisch die Kolbenstange jedes Kippzylinders 30 eingefahren wird, damit das
an der Frontladeschwinge 2 schwenkbar angebrachte Arbeitsgerät 4 parallel nachgeführt
wird. Diese Parallelnachführung kann beispielsweise in der Fig. 1 mit B bezeichneten
Horizontalstellung oder in einer beliebigen anderen, vorher über das Stellventil
60 eingestellten Kippstellung erfolgen.
Durch Umlegen des Stellventils
60 in Betriebsstellung a kann man, nachdem man zuvor durch Zurückstellen des Stellventils
50 auf seine Ruhestellung b die Frontladerschwinge fixiert hat, das Arbeitsgerät
4 in Richtung auf seine angekippte Kippstellung A verschwenken. In diesem Falle
ist der Leitungszweig 96 mit der Hydraulikpumpe 90 direkt verbunden, die hinteren
Zylinderräume 34 der Kippzylinder 30 füllen sich, die Kolbenstangen fahren aus.
Das Abkippen in Richtung auf die Kippstellung C des Arbeitsgerätes 4 erfolgt durch
Umlegen des Stellventils 60 auf Betriebsstellung c.
-
Automatische wird in Betriebs stellung a und c des Stellventils 60
beispielsweise über dessen Stellgriff der Betätigungskontakte 45 betätigt, so daß
der Elektromagnet 41 Strom zieht und das Steuerventil 40 in seine Betriebstellung
I umschaltet. In dieser Betriebsstellung I sind die beiden Leitungszweige 96 und
97 voneinander getrennt, und jeweils einer von ihnen ist mit der Hydraulikpumpe
90 und der andere mit dem Vorratsbehdlter 91 verbunden.
-
Der in die kombinierte Zylindereinheit 10 eingebaute Geberkolben 16
vermindert im Parallelführungsbetrieb um seine Kolbenfläche die gesamte Hubkolbenfläche.
Es entsteht ein Hubkraftverlust, der teilweise dadurch aufgehoben wird, daß das
Drucköl vom Stellventil 50 kommend mit dem um das Flächenverhältnis im Kippzylinder
30 verminderten Druck aus dem Zylinderraum 34 in den Geberzylinder 17 nachgedrückt
wird und so auf den Geberkolben 16 und damit unterstützend auf die Hubkolbenfläche
wirkt.
-
Wird beim Heben der Frontladerschwinge 2 durch das Schalten des Stellventils
50 auch noch der Stellgriff des Stellventils 60 berührt, so schaltet die hydr.
-
Parallelführung ab, das Drucköl fließt kurzgeschaltet über das Steuerventil
40 Stellung I mit vollem Betriebsdruck auf den Geberkolben 16, wodurch im kombinierten
Hub-Geberzylinder
10 die gesamte Fläche voll beaufschlagt wird. Der Hubzylinder 10 arbeitet dabei
verlustlos.
-
Dieser gleiche Effekt tritt ein, wenn in unterer Frontladerstellung
das Arbeitsgerät 4 völlig angekippt (Stellung A Fig. 1) wird. Der Endschalterkontakt
46 schaltet jetzt das Steuerventil 40 auf Kurzschlußstellung I. Damit arbeitet der
Hubzylinder 10 verlustlos. Da in diesem Betriebszustand die hydr. Parallelführung
ausgeschaltet ist, kippt das Frontlader-Arbeitsgerät 4 mit der Winkelveränderung
der Frontladerschwinge 2 beim Heben weiter an. Im unteren Hubbereich ist das bei
losen Schüttgütern vorteilhaft. Durch kurzes Schalten des Stellventils 60 in beliebiger
Ladehöhe löst der Endschalterko ist 46 und die hydr. Parallelführung wird wieder
w r.szm.
-
Weiterhin wird mit diesem Endschalterkontakt 46 verhindert, daß sich
beim Senken des Frontladers 2 mit völlig angekipptem Arbeitsgerät 4 (Kolben 31 vom
Kippzylinder 30 in oberste Stellung) der zwangsläufig in dem Hohlraum 17 eintauchende
Geberkolben 16 einen Staudruck aufbaut, der das Absenken unmöglich machen würde.
-
Der Endschalterkontakt 47 verhindert, daß beim Heben des Frontladers
2 mit völlig ausgekipptem Arbeitsgerät 4 (Kolben 31 vom Kippzylinder 30 in unterster
Stellung) im Geberzylinderraum 17 ein Vakuum entsteht.