DE3606515A1

DE3606515A1 - Fluidbetaetigtes kolbenzylinderaggregat mit stosssicherung

Info

Publication number: DE3606515A1
Application number: DE19863606515
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Ikimi; Osamu Kariya Aichi Tsukada
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1985-02-28
Filing date: 1986-02-28
Publication date: 1986-08-28
Also published as: CN1008201B; DE3606515C2; CN86102023A; US4706781A

Description

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER

UHLANDSTRASSE 14 c - D 7OOO STUTTGART 1

A 46 952 m Anmelder: KABÜSHIKI KAISHA TOYODA

m - 213 JIKOSHOKKI SEISAKUSHO,

27. Februar 1986 Aichi, Japan

Beschreibung :

Fluidbetätigtes Kolbenzylinderaggregat mit Stoßsicherung

Die Erfindung betrifft ein fluidbetätigtes Kolbenzylinderaggregat mit Stoßsicherung, insbesondere zur Verwendung als Lasthubaggregat und ein mit einem solchen Aggregat ausgestattetes Lasthebefahrzeug.

Die hier vorgeschlagenen Kolbenzylinderaggregate sind in erster Linie für gewerbliche Lasthebemaschinen, beispielsweise Hebefahrzeuge und automatisch geführte Fahrzeuge bestimmt. Insbesondere weist ein erfindungsgemäß vorgeschlagenes Kolbenzylinderaggregat ein Strömungssteuerventil auf, welches einen Stoß abfedert, wenn ' der Kolben des Aggregats an den Enden des Kolbenhubs gestartet oder abgestoppt wird.

ι / Bei den bekannten fluidbetätigten Kolbenzylinderaggregaten, wie sie beispielsweise für gewerbliche Hebefahrzeuge eingesetzt werden, tritt eine Stoßbelastung ein, wenn der Kolben an den Enden seines Hubes seine Bewegung plötzlich aufnimmt oder beendet. Um diesen Mangel auszuschalten, wurde vorgeschlagen, einen Stoßabfederungsmechanismus in das Aggregat einzubauen. Wenn man jedoch die Betriebsweise herkömmlicher Stcß-

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fangermechanxsmen (die nachstehend im einzelnen noch erläutert werden) betrachtet, so wird es offensichtlich, daß ein solcher Mechanismus die Kolbenbewegung während des letzten Stadiums des nach abwärts gerichteten Kolbenhubs nicht verzögern kann. Der Kolben hat nämlich selbst dann eine konstante Geschwindigkeit, wenn er an das untere Ende des Kolbenhubs gelangt. Infolgedessen kann der Stoßfederungsmechanismus einen Stoß nicht vollkommen abfedern, der dann auftritt, wenn der Kolben das untere Ende eines Zylindergehäuses 20 erreicht. Weiterhin kann der herkömmliche Stoßpufferungsmechanismus keinen Stoß absorbieren, der dann auftritt, wenn der Kolben vom unteren Ende des Zylindergehäuses nach oben bewegt wird. Dies liegt daran, daß die ortsfesten und beweglichen Drosselventile der bekannten Art die Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung von Kolben und Kolbenstange nicht steuern können. Weiterhin sind herkömmliche fluidbetätigte Kolbenzylinderaggregate nicht mit Mitteln ausgestattet, mit denen Stöße aufgefangen werden können, die dann auftreten, wenn der Kolben das obere Ende seines Hubes erreicht und von da seine Abwärtsbewegung aufnimmt.

r\ Es ist Aufgabe der Erfindung, ein gattungsgemäßes, insbesondere für das Heben von Lasten bestimmtes Kolbenzylinderaggregat so zu verbessern, daß Stöße wirksam abgefedert werden, die dann auftreten, wenn die axiale Kolbenbewegung an beiden Enden des Kolbenhubes gestartet oder abgestoppt werden.

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Die Aufgabe wird bei einem Kolbenzylinderaggregat gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale dieses Anspruchs gelöst.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht eines Stoßfängermechanismus bei einem Lasthebezylinder an sich bekannter Art;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines fluidbetätigten Kolbenzylinderaggregats mit dem Kolben in seiner untersten Stellung;

Fig. 3 eine Ansicht ähnlich Fig. 2 mit dem Kolben oberhalb seiner untersten Stellung;

Fig. 4 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform eines Kolbenzylinderaggregats mit dem Kolben in unterster Stellung;

Fig. 5 die Ausführungsform aus Fig. 4 mit dem

Kolben oberhalb seiner untersten Stellung;

Fig. 6 die Ausführungsform aus Fig. 4 und 5 mit

dem Kolben in seiner obersten Stellung und

Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Lasthebefahrzeugs mit Kolbenzylinderaggregat gemäß Fig. 2 bis

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Die Fig. 1 zeigt einen typischen Stoßabfederungsmechanismus , wie er in herkömmlichen fluidbetätigten Kolbenzylinderaggregaten eingesetzt wird. Ein Zylindergehäuse 20 weist einen unteren Teil 21 auf, der mit einer Ein- und Austrittsöffnung 21a für fluides Druckmedium, beispielsweise Drucköl, versehen ist. Über die Öffnung 21a kann das Druckmedium in das Zylindergehäuse eingeführt oder ausgelassen werden. Der eigentliche Stoßabfederungsmechanismus umfaßt ein fest angeordnetes Drosselventil 22 in Gestalt eines abgedeckten Zylinders, der am unteren Ende des Teils 21 befestigt ist. Ferner sind vorgesehen: Ein bewegliches Drosselventil 24, das vertikal verschieblich im ortsfest gehaltenen Drosselventil 22 montiert und durch eine Feder 23 nach oben vorgespannt wird; eine Deckplatte 26, die an der Oberseite des Ventils 22 befestigt ist und zusammen mit diesem Ventil und dem beweglichen Ventil 24 eine Druckkammer 25 definiert; und ferner ein Absperrventil 29, welches mit einer durchgehenden Öffnung 28 in der Platte 26 zusammenwirkt und eine Verbindung zwischen der Druckkammer 25 und einer unteren Zylinderkammer 27 des Zylindergehäuses 20 ermöglicht. Dieser Stoßabfederungsmechanismus arbeitet in folgender Weise: Wenn sich ein Kolben 3 0 und eine Kolbenstange 31 dem unteren Teil 21 des Kolbengehäuses 20 nähern, steigt der Druck des Arbeitsmediums in der unteren Zylinderkammer 27 und veranlaßt das Absperrventil 29, die Öffnung 23 in der Platte 26 freizugeben. Infolgedessen fließt das Arbeitsmedium in der unteren Zylinderkammer 27 in die Druckkammer 25, wobei das verschiebliche Drosselventil 24 gegen die Wirkung der Schraubenfeder 2 3 nach abwärts gepreßt wird. Somit schließt das verschiebliche Ventil

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einen Teil des Mediumdurchlasses 32, der im Zylindergehäuse 20 und dem ortsfesten Drosselventil 22 ausgebildet ist. Dies bedeutet, daß der Querschnittsbereich des Mediumdurchlasses 32 reduziert wird. Dementsprechend wird die Menge an Druckmedium, welches aus der unteren Zylinderkammer 27 austritt, herabgesetzt, so daß die Geschwindigkeit der nach abwärts gerichteten Kolbenbewegung sich nicht erhöht. Wenn jedoch die Betriebsweise dieses Stoßabfederungsmechanismus im einzelnen betrachtet wird, wird es offensichtlich, daß dieser Mechanismus nicht in der Lage ist, die Kolbenbewegung während des letzten Stadiums des nach abwärts gerichteten Kolbenhubs zu verzögern. Der Kolben hat also eine konstante Geschwindigkeit selbst dann, wenn er das untere Ende des Kolbenhubs erreicht. Daher kann dieser Abfederungsmechanismus einen Stoß nicht vollständig abfedern, der dann eintritt, wenn der Kolben die Unterseite des Abschnittes 21 des Zylindergehäuses 20 erreicht. Ferner absorbiert der bekannte Mechanismus einen Stoß nur in unwirksamer Weise, der auftritt, wenn der Kolben durch Einführung eines Druckmediums über die Öffnung 21a vom unteren Teil des Zylindergehäuses 20 nach oben bewegt wird. Dies liegt daran, daß die ortsfesten und beweglichen Drosselventile 22 bzw. 24 bei der Steuerung der Geschwindigkeit der Aufwärtsbewegung von Kolben 30 und Kolbenstange 31 nicht funktionieren. Außerdem weist das herkömmliche Kolbenzylinderaggregat keine Einrichtung zum Abfedern eines Stoßes auf, der dann erfolgt, wenn der Kolben 30 das obere Ende seines Hubes erreicht und wenn der Kolben ausgehend von diesem Ende seine entgegengesetzt nach unten gerichtete Bewegung aufnimmt.

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Gemäß der in Fig. 2 und 3 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung umfaßt ein fluidbetätigtes Kolbenzylinderaggregat ein Zylindergehäuse 1 mit Zylinderunterteil 2, welches beispielsweise durch Verschweißen mit dem untersten Ende des Gehäuses 1 verbunden ist. Das Unterteil 2 weist eine Ein- und Austrittsöffnung 3 für fluides Druckmedium auf. Diese Öffnung ist mit einer (in Fig. 2 und 3 nicht dargestellten) Druckmediumleitung verbunden. Die Eintrittsöffnung 3 umfaßt einen Abschnitt, der in Gestalt einer zentralen Bohrung koaxial mit einer zylindrischen Bohrung des Zylindergehäuses 1 verläuft. Somit steht die Öffnung 3 in fluider Verbindung mit einer ersten oder unteren Zylinderkammer 4A, welche in der zylindrischen Bohrung des Gehäuses 1 ausgebildet ist. Weiterhin weist die zylindrische Bohrung des Zylindergehäuses 1 eine zweite oder obere Zylinderkammer 4B auf, die durch einen Kolben 5 von der ersten Kammer 4A getrennt ist und um eine Kolbenstange 7 herum verläuft. Der Kolben ist mit entsprechendem Paßsitz in der zylindrischen Bohrung des Gehäuses 1 gleitbar und kann sich axial auf- und abbewegen. Der Kolben 5 weist in seiner Mitte eine axial verlaufende zylindrische Bohrung 6 auf. Ferner hat der Kolben an seinem oberen Ende einen axial gerichteten Vorsprung 5a kleineren Durchmessers. Dieser Vorsprung 5a paßt in eine zylindrische Sackbohrung 7a am untersten Ende der Kolbenstange 7. Ein Schnappring 8 fixiert den Vorsprung 5a an der Kolbenstange 7. Der Kolben 5 ist weiterhin an seinem unteren Ende mit einem ringförmigen Aufsetzteil 5b versehen, welches zum Unterteil oder Boden 2 des Zylinders 1 hin vorsteht. Die Kolbenstange

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verläuft axial nach oben durch ein oben offenes Ende des Zylindergehäuses 1 hindurch und wirkt als Plunger. Die obere, offene Stirnseite des Zylindergehäuses 1 ist im Druckmedium dicht durch eine die Stange 7 überfangende Abdeckung 16 überdeckt und mit einem ortsfesten, ringförmigen Glied 17 versehen, welches die Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 im Gehäuse 1 begrenzt.

Ein Strömungssteuerventil 9 in Gestalt eines hohlzylindrischen Gliedes ist in der zylindrischen Bohrung des Kolbens 5 angeordnet und kann in dieser Bohrung in axialer Richtung gleiten. Das Ventil 9 ist koaxial mit der mittigen Bohrung der Ein- und Austrittsöffnung 3 ausgerichtet und wirkt mit einem Ventilsitz 3a zusammen, der am innersten Ende dieser Bohrung ausgebildet ist. Hierdurch kann die Strömungsmenge eines Druckmediums gesteuert werden, welches in die erste Zylinderkammer 4A ein- oder aus dieser austritt, was später noch beschrieben werden wird.

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Das Strömungssteuerventil 9 weist eine axial verlaufende, zylindrische Bohrung 10 auf, in die eine Schraubenfeder eingepaßt ist. Ein Ende der Feder 11 stützt sich am Boden der zylindrischen Sackbohrung 7a der Kolbenstange ab, während das andere Ende auf dem Boden der zylindrischen Bohrung 10 des Ventils 9 aufsitzt. Somit spannt die Feder 11 das Ventil 9 ständig in eine Stellung vor, die außerhalb der Unterseite des Kolbens 5 liegt. In Fig. 2 befindet sich der Kolben 5 in seiner untersten Stellung im Gehäuse 1. Das unter Vorspannung der Feder 11 stehende Ventil 9 steht in Eingriff mit dem Ventilsitzt 3a der Öffnung 3. Hierzu ist das Ende des Ventils 9 schräg angefast. Das Steuerventil 9 befindet sich selbst in einer Position, in welcher es am weitesten in die zylindrische Bohrung 6 des Kolbens 5 zurückgezogen ist. Ein Anschlag 12 in Gestalt eines Ringgliedes ist an der Innenseite des ringförmigen Aufsetzteils 5b des Kolbens angeordnet und dort mit Hilfe eines üblichen Schnapprings 13 gehalten. Der Anschlag 12 ist so ausgebildet, daß der Innendurchmesser seiner Bohrung kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung 6 im Kolben ist. Daher kann das Steuerventil 9 mit seinem Ventilkörper eng eingepaßt in der Ringbohrung gleiten. Wie am besten aus Fig. 3 hervorgeht, wirkt der Anschlag 12 mit einem flanschartigen Endabschnitt 9a des Ventils 9 zusammen, um die nach außen gerichtete Bewegung des Ventilkörpers in einer vorbestimmten Lage abzustopen, nämlich in der Lage, in der das Ventil am meisten über die Unterseite des Kolbens 5 vorsteht. Ferner weist das Steuerventil 9 in seiner zylindrischen Wand mehrere Öffnungen 14 auf, die in gegenseitigen axialen Abständen angeordnet sind. Diese Öffnungen 14 des Ventils 9 sind bei der später

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beschriebenen Stoßabfederungswirkung sehr wirksam, wenn der Kolben aus seiner untersten Position heraus seine Hubbewegung aufnimmt und wenn er seine nach unten gerichtete Hubbewegung in dieser untersten Stellung beendet. Wenn das Steuerventil 9 am Ventilsitz 3a anliegt, wodurch die Fluidverbindung zwischen Öffnung 3 und unterer Zylinderkammer 4A unterbrochen ist, wirken die Öffnungen 14 dahingehend, die Strömungsmenge des Arbeits- oder Druckmediums zu steuern, welches aus der Öffnung 3 zur Zylinderkammer 4A hin und umgekehrt strömt, und zwar in Abhängigkeit von einer Lageveränderung des Kolbens 5 mit Bezug auf dessen unterste Stellung. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 sind die radial verlaufenden Öffnungen 14 in vier axial relativ zueinander versetzten Lagen in Längsrichtung des Ventils 9 angeordnet, wobei die untersten Öffnungen 14 so liegen, daß dann, wenn der Kolben 5 seine unterste Stellung einnimmt und das Ventil 9 in seiner am weitesten zurückgezogenen Stellung ist, die Öffnung 3 mit der Zylinderkammer 4A kommuniziert, und zwar lediglich über die untersten Öffnungen 14. Weiterhin sind die Öffnungen 14 derart ausgebildet, daß ihre Durchmesser 14 von den untersten zu den oberen Lagen hin allmählich größer werden. Eine Dichtung 15 ist in an sich bekannter Weise am Außenumfang des Kolbens 5 vorgesehen.

Im Nachstehenden wird die stoßabfedernde Wirkung des Strömungssteüerventils 9 beschrieben, und zwar im Zusammenhang mit der ab- und aufwärts gerichteten Bewegung des Kolbens 5 im Zylindergehäuse 1.

Die Fig. 2 zeigt den Zustand, in dorn sich der Kolben 5

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im Gehäuse 1 in seiner untersten Stellung befindet. Die untere Zylinderkammer 4A steht über die untersten Öffnungen 14 in fluider Verbindung mit der Ein- und Austrittsöffnung 3. Wenn in dieser Stellung das Druckmedium in die Öffnung 3 eingeleitet wird, um den Kolben nach oben zu verschieben, kann das Medium durch die axial verlaufende zylindrische Bohrung 10 des Ventils und die untersten Öffnungen 14 in die untere Zylinderkammer 4A einströmen. Infolgedessen nimmt der Kolben 5 seine nach oben gerichtete Bewegung unter dem Druck des Mediums in der Kammer 4A auf. Jedoch wird dabei der Ventilkörper des Steuerventils 9 durch die Feder 11 weiterhin nach unten vorgespannt und in derjenigen Position gehalten, in welcher er auf dem Ventilsitz 3a aufsitzt. Infolgedessen schiebt sich bei weiterer Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 das Steuerventil 9 aus der zylindrischen Bohrung 6 des Kolbens 5 heraus und die Öffnungen 14 in weiter oben liegenden Lagen werden nach und nach zur unteren Zylinderkammer 4A hin freigegeben. Somit wird die fluide Verbindung zwischen der Zylinderkammer 4A und der Öffnung 3 allmählich immer mehr vergrößert. Dies bedeutet, daß auch der Strom des Druckmediums, welches in die Kammer 4A einfließt, in einem Verhältnis allmählich ansteigt, welches durch die freigegebenen Öffnungen 14 in Abhängigkeit von der Aufwärtsbewegung des Kolbens 5 reguliert wird. Dementsprechend ist die Bewegung des Kolbens 5 zunächst langsam und steigert sich allmählich bei weiterer Kolbenaufwärtsbewegung auf höhere Geschwindigkeiten. Wenn der Anschlag 12 am flanschartigen Endabschnitt 9a des Steuerventils 9 anschlägt, wird der Ventilkörper dieses Ventils vom Kolben 5 nach oben gezogen

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und bewegt sich, ab da zusammen mit dem Kolben 5. In diesem Zustand ist, wie in Fig. 3 mit ausgezogenen Linien dargestellt, das Steuerventil 9 vom Ventilsitz 3a abgehoben. Somit steht die Öffnung 3 nunmehr in direkter Verbindung mit der Zylinderkammer 4A, so daß eine ausreichende Menge an Druckmedium in diese Kammer einfließt. Ab da bewegen sich der Kolben 5 und die Kolbenstange 7 mit angemessen hoher Geschwindigkeit nach aufwärts, wobei sie eine Lasthebeoperation ausführen können. Bei Beginn der Aufwärtsbewegung des Kolbens tritt also eine plötzliche Beschleunigung des Kolbens nicht auf, so daß im Kolbenzylinderaggregat keine Stoßwirkung fühlbar wird.

Wenn andererseits der Kolben 5 abgesenkt wird und sich seiner untersten Stellung nähert, wirkt das Steuerventil 9 so, daß die Kolbengeschwindigkeit allmählich kleiner wird und eine verzögerte Bewegung stattfindet. Bevor das zusammen mit dem Kolben 5 nach abwärts laufende Steuerventil 9 in Kontakt mit dem Ventilsitz 3a tritt, wird das Druckmedium in der unteren Zylinderkammer 4A direkt zur Öffnung 3= hin ausgestoßen, so daß sich der Kolben mit relativ hoher Geschwindigkeit nach abwärts bewegt. Nachdem jedoch das Ventil 9 mit dem Ventilsitz 3a in Berührung gelangt ist, wie in Fig. 3 strichpunktiert dargestellt, wird das Druckmedium in der Kammer 4A zur Öffnung 3 hin lediglich durch die Öffnungen 14 und die zylindrische Bohrung 10 des Ventils 9 ausgestoßen. Infolgedessen ist die ausfließende Strömungsmenge des Druckmediums beschränkt. Zusätzlich wird in Abhängigkeit von der Abwärtsbewegung des Kolbens 5 in Richtung auf

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unterste Stellung das Steuerventil 9 in die zylindrische Bohrung 6 des Kolbens 5 hineingezogen, so daß die an der oberen Seite des Ventils 9 angeordneten Öffnungen 14 allmählich vonder zylindrischen Bohrung 6 überdeckt werden. Daher wird die Strömungsmenge des Druckmediums weiterhin verringert und durch das Steuerventil 9 einem Drosseleffekt unterworfen. Als Ergebnis hiervon verringert sich die Geschwindigkeit des nach abwärts laufenden Kolbens 5 allmählich. Die nach unten hin gerichtete Verlangsamung des Kolbens 5 gewährleistet, daß der Aufsetzteil 5b des Kolbens 5 am Zylinderboden 2 abgestopt wird, ohne daß dabei ein merklicher Stoß auftritt. Das Strömungssteuerventil 9 federt also auch bei diesem Vorgang den Kolben 5 ab.

Aus der voranstehenden Beschreibung ergibt sich, daß an dem fluidbetätigten Kolbenzylinderaggregat erfindungsgemäß eine wirksame Stoßabfederung oder Stoßabsorption stattfindet. Wenn infolgedessen ein solches Aggregat als Hubzylinder bei einer gewerblichen, fahrbaren Lasthandhabungsmaschine, beispielsweise einem Lasthebefahrzeug Anwendung findet, können Unfälle, beispielsweise ein Lösen einer Last vom Fahrzeug oder ein Herabfallen einer Last vom Fahrzeug auf den Boden verhindert werden. Infolgedessen kann die Sicherheit einer Lasthandhabungsoperation durch den Bedienungsmann einer gewerblichen Lasthebemaschine garantiert werden. Da ferner das die Stoßfederung herbeiführende Steuerventil gemäß der Erfindung im Kolben oder in der Kolbenstange angeordnet ist, ist es nicht erforderlich, die Länge des Aggregats zu steigern, um eine gewünschte Länge des Kolbenhubs im Zylindergehäuse zu erreichen. Es wird darauf hingewiesen,

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daß die Öffnungen 14 auch in mehr oder weniger als vier übereinander liegenden Lagen am Ventil 9 angeordnet werden können. Weiterhin kann/ falls gewünscht, der Durchmesser aller öffnungen auch gleich sein.

In Fig. 4-6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt.

Bei dieser Ausführungsform sind zahlreiche -Elemente vorgesehen, die den Elementen der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 2 und 3 entsprechen oder mit ihnen identisch sind. In Fig. 4-6 sind daher solche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2 und 3 bezeichnet plus einhundert (100). So trägt beispielsweise der Kolben, der in Fig. 2 und 3 mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist, in Fig. 4-6 das Bezugszeichen 105. Das Steuerventil ist in Fig. 4-6 mit 109 bezeichnet. Infolgedessen wird im Nachstehenden lediglich eine Beschreibung der Konstruktionsunterschiede der ersten gegenüber der zweiten Ausführungsform gegeben. Identische oder ähnliche Elemente üben jeweils die gleichen oder entsprechende Funktionen aus.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 4-6 ist eine Kolbenstange 107 an ihrem unteren Teil mit einem seitlich verlaufenden Druckmediumdurchlaß 119 versehen, der im dargestellten Fall als diametral durchgehende Bohrung ausgebildet ist. Dieser Durchlaß 119 öffnet sich zur oberen oder zweiten Zylinderkammer 104B hin. Der Durchlaß 119 steht weiterhin mit einer zylindrischen Bohrung 106 des Kolbens 105 in Verbindung. Somit können die unteren und oberen Zylinderkammern 104A bzw. 104B miteinander durch einen Mediumweg verbunden werden, der generell mit

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dem Buchstaben "P" bezeichnet ist. Dieser Weg umfaßt den Durchlaß 119, die zylindrische Bohrung 106 des Kolbens 105 und eine axial verlaufende Zylinderbohrung 110 des Steuerventils 109. Bei der jetzt beschriebenen Ausführungsform ist der Kolben 105 ein Differentialkolben, der zwei einander gegenüberliegende, obere und untere Druckbeaufschlagungsflächen aufweist und vom jeweils herrschenden Druckunterschied angetrieben ist. Im Zylindergehäuse 101 ist eine Stangenführungseinrichtung

117 in Gestalt eines ringförmigen Gliedes von ausreichender axialer Länger vorgesehen. Die Einrichtung 117 ist am oberen Ende des Zylindergehäuses 101 vorgesehen. Die Führungseinrichtung 117 dient nicht nur dazu, die Axialbewegung der Kolbenstange 107 glatt zu führen sondern auch dazu, die Aufwärtsbewegung des Kolbens 105 an einer vorbestimmten, oberen Stelle des Gehäuses 101 abzustopen. Die Führungseinrichtung 117 ist durch eine Stangenabdeckung 116 fixiert. Die Einrichtung 117 verschließt den Druchlaß 119, wenn der Kolben seine vorbestimmte obere Lage einnimmt, wie in Fig. 6 dargestellt. Der Kolben ist weiterhin mit einer kleinen, durchgehenden Bohrung

118 versehen, die axial verläuft und beide Druckaufnahmeflächen des Kolbens durchquert. Über die verhältnismäßig enge Bohrung 118 wird eine fluide Verbindung zwischen den unteren und oberen Zylinderkammern 104A bzw. 104B aufrechterhalten. Hierdurch wird in erster Linie ein Strom des Druckmediums gesteuert, wenn der Kolben 105 nach oben in eine Lage in der Nähe seines vorbestimmten, oberen Hubendes verschoben wird, wo er durch die Führungseinrichtung 117 abgestopt wird und der Durchlaß 119 der Kolbenstange 107 durch die gleiche Einrichtung 117 verschlossen wird.

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Die Ausführungsform gemäß Fig. 4-6 arbeitet in folgender Weise:

In Fig. 4 ist ein Zustand dargestellt, in dem der Kolben 105 in seiner untersten Position ist. Die untere Zylinderkammer 104A ist mit der Ein- und Austrittsöffnung 103 über die untersten Öffnungen 114 des Steuerventils 109 verbunden. Wenn Druckmedium, beispielsweise Drucköl von außen her in die Öffnung eingeleitet wird, um eine Aufwärtsbewegung des Kolbens 105 zu veranlassen, fließt das Medium in die untere Zylinderkammer 104A, und zwar über die Zylinderbohrung 110 und die untersten Öffnungen 114 des Ventils 109. Ferner fließt das Druckmedium in der oberen Zylinderkammer 104B über die kleine Bohrung 118 in die untere Zylinderkammer 104A. Somit nimmt der Kolben 105 seine nach aufwärts gerichtete Bewegung auf, deren Ende durch die Führungseinrichtung 117 bestimmt ist. Da jedoch das Steuerventil 109 durch die Feder 111 nach unten vorgespannt wird, wird dieses Ventil in einer Lage gehalten, in welcher es mit dem Ventilsitz 103a der Öffnung 103 in Kontakt ist. Wenn infolgedessen in Übereinstimmung mit der Aufwärtsbewegung des Kolbens 105 das Ventil 109 aus der Zylinderbohrung 106 des Kolbens 105 austritt, werden die in den obersten Lagen angeordneten Öffnungen 114 nach und nach zur unteren Zylinderkammer 104A freigegeben. Somit wird die Strömungsmenge des in die Kammer 104A einfließenden Druckmediums in Abhängigkeit vom Ausmaß der nach oben gerichteten Bewegung des Kolbens 105 allmählich gesteigert. Daher ist anfänglich die Strömungsmenge des zur Verfügung stehenden Druckmediums klein und wird anschließend

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allmählich gesteigert. Infolgedessen ist auch die Anfangsgeschwindigkeit des Kolbens 105 klein, sie steigert sich jedoch allmählich auf höhere Werte. Wenn der Anschlag 112 des Kolbens mit dem flanschartigen Ende 109a des Steuerventils 109 in Eingriff gelangt, wird das Ventil 109 vom Kolben 105 mitgezogen und bewegt sich zusammen mit dem Kolben nach oben, wie in Fig. 5 durch ausgezogene Linien dargestellt. Als Ergebnis hiervon steht nunmehr die Öffnung 103 in direkter Verbindung mit der unteren Zylinderkammer 104A. Ferner kommunizieren auch die Kammer 104A und die obere Zylinderkammer 104B vollständig miteinander, und zwar über den Druckmediumweg "P", der durch den Durchlaß 119 vermittelt wird. Somit bewegt sich der Kolben 105 nunmehr mit angemessen hoher Geschwindigkeit nach oben.

Wenn sich der Kolben 105 seiner obersten Position annähert und der Durchlaß 119 durch die Führungseinrichtung 117 verschlossen ist, kann das Druckmedium in der oberen Zylinderkammer 104B lediglich noch aus dieser Kammer in die untere Zylinderkammer 104a über die kleine Bohrung 118 austreten. Dies bedeutet, daß die Strömungsmenge durch den Verschluß des Durchlasses 119 extrem beschränkt ist. Infolgedessen wird die Kolbengeschwindigkeit durch den Widerstand, der durch die beschränkte Strömung des Druckmediums verursacht ist, herabgesetzt. Infolgedessen erreicht der Kolben 105 seine oberste Stellung, welche durch die Einrichtung 117 bestimmt ist, mit ausreichend verringerter Geschwindigkeit, ohne daß dabei eine Stoßwirkung eintritt.

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Wenn die nach abwärts gerichtete Kolbenbewegung ausgehend von der obersten Kolbenstellung aus gemäß Fig. 6 bewerkstelligt wird, tritt das Druckmedium zunächst aus der unteren Zylinderkammer 104A über die Öffnung 103 in äußere Mediumleitungen aus. Da jedoch der seitliche Durchlaß 119 der Kolbenstange 107 durch die Einrichtung 116 verschlossen ist, kann das Druckmedium in der unteren Zylinderkammer 104A in die obere Zylinderkammer 104B lediglich über die kleine Bohrung 118 fließen. Somit ist die Strömungsgeschwindigkeit extrem beschränkt und die Startgeschwindigkeit des Kolbens 105 ist sehr niedrig. Wenn sich der Kolben 105 nach abwärts in eine Position bewegt, in der der Durchlaß 119 nicht mehr durch die Führungseinrichtung 117 verschlossen ist, sind die beiden Zylinderkammerη 104B und 104A miteinander über den Mediumweg "P" verbunden. Somit kann sich nun der Kolben 105 mit entsprechend hoher Geschwindigkeit nach abwärts bewegen.

Wenn sich der Kolben 105 seiner untersten Endstellung annähert, wirkt das Strömungssteuerventil 109 in der Weise, daß die Geschwindigkeit des Kolbens 105 allmählich abgesenkt wird. Bevor dabei das Steuerventil 109 in Berührung mit dem Ventilsitz 103a tritt, wird das Druckmedium in der unteren Zylinderkammer 104A direkt über die Öffnung 103 ausgestoßen, und fließt auch über den Weg "P" in die obere Zylinderkammer 104B. Infolgedessen bewegt sich der Kolben 105 mit hoher Geschwindigkeit. Nachdem jedoch das Ventil 109 mit dem Ventilsitz 103a in Eingriff gelangt ist, wie in Fig. 5 strichpunktiert dargestellt, wird die Strömungsmenge der Druckflüssigkeit extrem begrenzt. Dies bedeutet, daß nunmehr die Druckflüssigkeit lediglich noch über die Öffnungen 114 austritt.

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Weiterhin wird in Übereinstimmung mit der Annäherung des Kolbens 105 an seine unterste Lage im Gehäuse 101 das Steuerventil 109 immer mehr in die zylindrische Bohrung 106 des Kolbens 105 zurückgezogen. Dabei werden die Öffnungen 114 in den obersten Lagen allmählich in die zylindrische Bohrung 106 hinein verschoben. Infolgedessen wird die Strömungsmenge des Druckmediums, welches zur Öffnung 103 hingelangt, über die in den untersten Lagen angeordneten Öffnungen 114 und die zylindrische Bohrung 110 des Steuerventils 109 weiterhin beschränkt. Infolgedessen wird die Geschwindigkeit des Kolbens ausreichend herabgesetzt, bevor der Kolben in seiner untersten Endstellung abstopt, in welcher der Aufsetzteil 105b am Boden 102 des Zylindergehäuses 101 anschlägt. Somit ist ein Stoß weitgehend abgedämpft.

Aus der voranstehenden Beschreibung der zweiten Ausführungsform ergibt sich, daß durch die Anordnung des Ventils und des Durchlasses 119 in der Kolbenstange 107 eine Stoßdämpfung beim Starten und Abstopen der Kolbenbewegung stattfindet, und zwar an beiden Hubenden des Kolbens. Wenn das Öffnungsende oder die Öffnungsenden des seitlichen Durchlasses 119 in Längsrichtung der Kolbenstange 107 vertikal versetzt werden, ist es möglich, die Geschwindigkeit der Kolbenbewegung zu steuern, wenn der Kolben 105 sich seiner obersten Stellung annähert oder sich aus dieser heraus verschiebt.

Fig. 7 zeigt eine gewerbliche, fahrbare Lasthandhabungsmaschine, beispielsweise ein Lasthebefahrzeug in Gestalt eines Gabelstaplers, bei dom wenigstens ein erfindungsgemäßes Kolbenzylinderaggregat rr.it Stoßdämpfung angeordnet

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Ein Lasthandhabungsfahrzeug weist zwei Vorderräder 50 und ein oder zwei Hinterräder 52 auf, die unterhalb eines Fahrzeugschassis 54 angeordnet sind. Auf dem Chassis sind ein Fahrersitz 56, ein Lenkrad 58 und ein Betätigungshebel 60 vorgesehen. Vor dem Chassis sind ein Paar äußerer Masten 62 und ein Paar innerer Masten (in Fig. 7 nicht dargestellt) so angeordnet, daß sich in bekannter Weise linke und rechte Stützen ergeben. Die Stützen tragen eine Lasthantierungsvorrichtung, beispielsweise eine Gabel 64. Ein Kolbenzylinderaggregat oder ein Paar von Kolbenzylinderaggregaten 66 gemäß der Erfindung sind an der Vorderseite des Chassis so montiert, daß sie die innere Masten und die damit verbundenen Lasthandhabungsvorrichtung 64 auf- und abbewegen können. Da das oder die Kolbenzylinderaggregate 6 6 eine Stoßdämpfungseinheit mit dem zuvor beschriebenen Strömungssteuerventil einschließen, kann eine wirksame Stoßdämpfung oder Stoßabfederung während der Lasthandhabung durch die Bedienungsperson des Fahrzeuges erreicht werden.

Claims

HOEGER, STELLRECHT & PARTNER ^

t.i-.LANDSTRAS5E Uo-D 7000 STUT^-GART '

A 4 6 9 52 m Anmelder: KABUSHIKI KAISHA TOYODA

πι - 213 JIDOSHOKKI SEISAKUSHO,

27. Februar 1986 Aichi, Japan

Patentansprüche :

Fluidbetätigtes Kolbenzylinderaggregat mit Stoßsicherung, insbesondere zur Verwendung als Lasthubaggregat mit einem Zylindergehäuse, welches eine axial zwischen einer ersten und einer zweiten Stirnseite des Gehäuses verlaufende Zylinderbohrung umschließt, mit einer an der ersten Stirnseite vorgesehenen Ein- und Auslaßöffnung für ein fluides Druckmedium, mit einer an der zweiten Stirnseite vorgesehenen Öffnung, durch welche hindurch eine ^*,

axial hin- und herbewegliche Kolbenstange in die \

Zylinderbohrung hineinverläuft und mit einem in der Zylinderbohrung an der Kolbenstange befestigten, erste und zweite Druckaufnahmeflächen aufweisenden Kolben, wobei die erste Druckaufnahmefläche des Kolbens innerhalb der Zylinderbohrung und in der Höhe der Ein- und Austrittsöffnung eine erste Zylinderkammer und die zweite Druckaufnahmefläche des Kolbens innerhalb der Zylinderbohrung und um die Kolbenstange herum verlaufend eine zweite Zylinderkammer bestimmen,

dadurch gekennzeichnet, daß an der Ein- und Austrittsöffnung (3, 103) ein Ventilsitz (3a) ausgebildet ist, und daß im Kolben (5, 1C5) ein axial bewegliches, mit dem Ventilsitz

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zusammenwirkendes StrömungsSteuerventil (9, 109) angeordnet ist, welches während eines vorbestimmten Teils des Kolbenhubs eine allmähliche Änderung der Strömungsmenge des aus der Ein- und Austrittsöffnung in die erste Zylinderkammer und umgekehrt fließenden Druckmediums veranlaßt, wenn sich der Kolben und die Kolbenstange (7, 107) auf eine Position in der Nähe der Ein- und Austrittsöffnung zu oder von dieser Position wegbewegen, so daß hierdurch Stöße, die bei der Start- oder Stoppbewegung des Kolbens auftreten, abgefedert sind.

2. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Merkmale des Strömungs-Steuerventils (9, 109):

a) ein hohlzylindrischer Ventilkörper ist in einer zylindrischen Bohrung (6, 106) des Kolbens (5, 105) zwischen einer nach einwärts zurückgezogenen und einer nach auswärts vorgeschobenen Stellung - jeweils bezogen auf die erste Druckaufnahmefläche des Kolbens - axial hin- und herverschieblich, wobei der Ventilkörper einen durchgehenden, axial und zentral verlaufenden Durchlaß (10, 110) für das Druckmedium aufweist;

b) ein flanschartig ausgebildeter, innengelegener Endabschnitt (9a, 109a) des Ventilkörpers wirkt mit einem Anschlag (12, 112) in der zylindrischen Kolbenbohrung (6, 106) zusammen und gibt dem Ventilkörper in dieser Bohrung einen vorbestimmten Bewegungsspielraum;

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c) ein nach außen gerichteter Endabschnitt des Ventilkörpers tritt in abgedichteten Eingriff mit dem Ventilsitz (3a) an der Ein- und Austrittsöffnung (3, 103);

d) der Ventilkörper weist in gegenseitigen, axialen Abständen mehrere radial verlaufende Öffnungen (14, 114) auf, die in Abhängigkeit von der Axialverschiebung des Ventilkörpers das Ausmaß der Druckmediumkoiratiunikation zwischen seinem axialen Durchlaß (10, 110) und der ersten Zylinderkammer verändern und

e) in der zylindrischen Bohrung (6, 106) des Kolbens und im axialen Durchlaß (10, 110) des Ventilkörpers angeordnete Federmittel (11, 111), die den Ventilkörper ständig aus seiner zurückgezogenen in seine vorgeschobene Stellung vorspannen.

3. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Ventilkörpers so bemessen ist, daß dann, wenn der Kolben (5, 105) in die Nähe der Ein- und Austrittsöffnung (3, 103) gelangt, der Ventilkörper gegen den Druck der Federmittel in seine zurückgezogene Stellung verschoben wird, wobei sein nach außen gerichteter Endabschnitt gegen den Ventilsitz (3a) an der Ein- und Austrittsöffnung abdichtet.

4. Kolbenczylinderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine der radial verlaufenden Öffnungen (14, 114) in der Nähe des nach außen gerich-

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teten Endabschnitts des Ventilkörpers derart angeordnet ist, daß eine Druckraediumkommunikation zwischen der Ein- und Austrittsöffnung (3, 103) und der ersten Zylinderkammer (4A, 104A) hergestellt ist, wenn der nach außen gerichtete Endabschnitt des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz (3a) aufsitzt.

5. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (5, 105) an seiner ersten Druckaufnahmefläche eine Senkbohrung aufweist, über die eine der radialen Öffnungen (14, 114) des Ventilkörpers mit der ersten Zylinderkammer (4A, 104A) verbunden ist, und daß diese Bohrung koaxial zur zylindrischen Bohrung (6, 106) des Kolbens verläuft.

6. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem flanschartig ausgebildeten Endabschnitt (9a, 109a) zusammenwirkende Anschlag (12, 112) der Kolbenbohrung (6, 106) ein Ringglied ist, das in der Senkbohrung des Kolbens fixiert ist und eine mittige Bohrung aufweist, in welcher der Ventilkörper gleitbar ist.

7. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der radialen Öffnungen (14, 114) in Richtung von dem nach auien gerichteten Endabschnitt des Ventilkörpers zu dessen innengelegenem Endabschnitt sukzessive größer werden.

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8. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (107) mit einem Druckmediumdurchlaß (119) versehen ist, der einerseits mit der zylindrischen Bohrung (106) des Kolbens (105) kommuniziert und andererseits wenigstens eine Öffnung am Außenumfang der Kolbenstange aufweist derart, daß die zylindrische Bohrung (106) des Kolbens (105) und der axiale Durchlaß (110) des Ventilkörpers mit der zweiten Zylinderkammer (104B) verbunden sind, wenn sich der Kolben an der ersten Stirnseite des Zylindergehäuses (101) befindet, daß an der zweiten Stirnseite des Zylindergehäuses eine Einrichtung (117) angeordnet ist, welche die Öffnung des Durchlasses (119) an der Außenseite der Kolbenstange (107) verschließt, wenn der Kolben zur zweiten Stirnseite des Zylindergehäuses hin verschoben ist, und daß der Kolben (105) wenigstens eine kleine durchgehende Bohrung (118) aufweist, welche die beiden Druckaufnahmeflächen des Kolbens miteinander verbindet und eine ständige Fluidverbindung zwischen der ersten und der zweiten Zylinderkammer herstellt.

9. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an der zweiten Stirnseite des Zylindergehäuses (101) vorgesehene Einrichtung zum Verschließen der Öffnung des Durchlasses (119) an der Außenseite.der Kolbenstange (107) ein ringförmiges, am Zylindergehäuse befestigtes Führungsglied umfaßt, welches eine axial verlaufende, zylindrische Innenwand aufweist, an welcncr die Kolbenstange (107) gleitet.

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0O. Kolbenzylinderaggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckmediumdurchlaß (119) eine in der Kolbenstange (107) ausgebildete, diametral durchgehende Bohrung ist, die in ihrer Mitte mit der zylindrischen Bohrung (106) des Kolbens (105) verbunden ist.

11. Lasthebefahrzeug mit einem Kolbenzylinderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein Fahrzeugchassis (54) mit zwei Vorderrädern (50) und einem hinter und über den Vorderrädern angeordneten Fahrersitz (56) ;

b) ein Paar aus links bzw. rechts angeordneten, im wesentlichen senkrecht verlaufenden Stützen mit einem Paar linker und rechter, äußerer Masten am Vorderteil des Chassis (54) und mit einem Paar linker bzw. rechter, innerer Masten, die an den äußeren Masten auf- und abbeweglich angeordnet sind;

c) ein Lasthantierungselement (64), das an einem durch die inneren Masten abgestützten Hebeglied befestigt ist;

d) wenigstens ein Kolbenzylinderaggregat (66) an der Vorderseite des Chassis (54) zum Anheben und Absenken der inneren Masten und des mit ihnen verbundenen Lasthantierungselements (64) und

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e) Verbxndungsmittel zum Verbinden der oberen Enden der Kolbenstangen (7, 107) des Kolbenzylinderaggregats (66) mit den inneren Masten.