DE4408386A1 - Hydraulisch betätigte Verriegelungsvorrichtung für Schnellwechsler an Bau- und Arbeitsmaschinen - Google Patents
Hydraulisch betätigte Verriegelungsvorrichtung für Schnellwechsler an Bau- und ArbeitsmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine hydraulisch betätigte Verriegelungsvorrich
tung für Schnellwechsler an Bau- und Arbeitsmaschinen, mit mindestens
einem Zylinder, der mindestens einen Kolben beinhaltet, dem Zylinder
und/oder dem bzw. den Kolben zugeordneten Kolbenstangen, die ggf. mit
daran befestigten Verriegelungsbolzen versehen sind, wobei am Zylinder
Hydraulikleitungen angeschlossen sind, über die der bzw. die Kolben und/oder
der Zylinder über mindestens ein Steuerventil druckbeaufschlagbar
ist bzw. sind.
Die DE-C 42 10 790 betrifft eine Arbeitsmaschine, insbesondere Baumaschi
ne, die mit einer Ausrüstung zur Aufnahme unterschiedlicher Arbeitsgeräte
versehen und der Wechsel der Arbeitsgeräte mittels einer hydraulisch
beaufschlagbaren Schnellwechseleinrichtung herbeiführbar ist, mit mehre
ren ggf. in einem Steuerventil zusammengefaßten Steuerschiebern, mittels
derer bedarfsweise Hydraulikzylinder im Bereich des jeweiligen Arbeitsge
rätes und/oder der Schnellwechseleinrichtung und/oder der die Arbeitsge
räte aufnehmenden Ausrüstung betätigbar sind, wobei im hydraulischen
Arbeitskreis wahlweise mindestens eine zum Tank führende Leckölleitung
und im Bereich der Arbeitsmaschine mindestens eine Leitungskoppelstation
zur wahlweisen Aufnahme nicht im Einsatz befindlicher Leitungen vorgese
hen ist. Der die Schnellwechseleinrichtung betätigende Hydraulikzylinder,
insbesondere Plungerzylinder, ist über eine Leitung mit einem Anschluß
der Leitungskoppelstation verbunden. Die Leckölleitung führt von der
Leitungskoppelstation bzw. von der vom Hydraulikzylinder der zur Lei
tungskoppelstation verlaufenden Leitung zum Tank.
Bei Schnellwechselvorrichtungen, insbesondere für Radlader, bei denen für
die Verriegelungsvorrichtung doppelt wirkende Hydraulikzylinder verwendet
werden, kann sich durch die praktisch unvermeidbare technisch bedingte
Leckage des zugeordneten Steuerventils in Neutralstellung im Zylinder
allmählich einseitig oder beidseitig des Kolbens ein Druck aufbauen. Baut
sich der Druck auf derjenigen Seite des Kolbens auf, die zum Entriegeln
der Schnellwechselvorrichtung führt, kann dieses zum teilweisen oder
gänzlich ungewollten und unkontrollierbaren Öffnen der Verriegelungsvor
richtung führen mit damit verbundenen sicherheitsrelevanten Gefahren
und/oder Funktionsstörungen.
Es sind Lösungen bekannt, bei denen die Leckage der Steuerventile durch
zwischengeschaltete leckagefreie Sitzventile (mechanisch oder elektrisch
betätigt) unterbunden wird. Diese Lösungen sind kostenaufwendig und be
deuten zusätzliche Betätigungen.
Desgleichen sind Lösungen bekannt, bei denen die Verriegelungsseite des
Kolbens über ein Druckventil mit häufig betätigten Druckkreisen anderer
Vorrichtungen in Verbindung steht. Das bedeutet, die Verriegelungsseite
des Kolbens erhält häufige Druckstöße, wodurch einer evtl. Entriege
lungsbewegung entgegengewirkt werden soll. Diese Lösung erfordert zusätz
liche Leitungen und ein zwischengeschaltetes Rückschlagventil. Ein Nach
teil dieser Lösung ist, daß bei längerer Nichtbetätigung des zugehörigen
Druckkreises, der die Druckstöße erzeugt (z. B. bei Überführungsfahrten),
die Lösung unwirksam ist.
Ziel des Erfindungsgegenstandes ist es, eine technisch einfachere und in
allen Fällen wirksame Lösung zu finden, mit welcher beabsichtigte oder
unbeabsichtigte Entriegelungen der Verriegelungsvorrichtung sicher ver
mieden werden.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß gelöst durch eine den kolbenflächensei
tigen mit dem ringflächenseitigen Druckraum verbindende Einrichtung.
Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den Unteran
sprüchen zu entnehmen.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung der Verriegelungsvorrichtung kann ein
doppelt wirkender Hydraulikzylinder verwendet werden, der mittels zweier
Hydraulikleitungen und mit einem zur Betätigung erforderlichen Steuerven
til verbunden ist. Der Hydraulikzylinder ist zylinder- und kolbenstangen
seitig mit jeweils einem Verriegelungsbolzen verbunden, die ihrerseits in
Führungen gelagert sind. Wird nun durch die Betätigung des Steuerventils
über die Zuleitung der Zylinder mit Drucköl beaufschlagt, ergibt sich auf
der Fläche des Kolbens eine Kraft, die zur Verriegelung über die Verrie
gelungsbolzen der Ausrüstung führt. Die Entriegelung der Vorrichtung
erfolgt ebenfalls durch die Betätigung des Steuerventils, wobei die
Druckbeaufschlagung des Zylinders über eine weitere Zuleitung erfolgt.
Baut sich nun im verriegelten Zustand der Vorrichtung aufgrund von Lecka
gen im Steuerventil - das Steuerventil befindet sich hierbei in Neutral
stellung - in einer oder in beiden Zuleitungen Druck auf, wird der je
weils höhere Druck aufgrund beispielsweise einer Verbindungsbohrung im
Kolben in beiden durch den Kolben im Zylinder voneinander getrennten
Räumen wirksam.
Da die Kolbenfläche wesentlich größer ist als die Ringfläche des Kolbens,
ergibt sich bei Leckagen immer eine höhere Kraft auf der Kolbenseite,
d. h. auf der Verriegelungsseite. Somit ist ein ungewolltes und unkontrol
liertes Öffnen der Verriegelung ausgeschlossen. Die Größe der Bohrung ist
hierbei so zu wählen, daß bei normaler Betätigung der Druckabfall noch
eine problemlose Ver- und Entriegelung der Schnellwechseleinrichtung
ermöglicht.
Die Vorteile der Erfindung werden darin gesehen, daß diese technisch
einfach, sicher und nachrüstbar bei vorhandenen Vorrichtungen ist, mini
male Kosten und keine zusätzlichen Betätigungen beinhaltet.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Lösung der Verriegelungsvorrichtung
wird ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder verwendet, der mittels zwei
er Hydraulikleitungen mit einem zur Betätigung erforderlichen Steuerven
til verbunden ist. Der Hydraulikzylinder ist hierbei mit zwei Kolben
ausgestattet, an deren Kolbenstangenenden jeweils ein Verriegelungsbol
zen befestigt ist. Die Bolzen sind hierbei in den Führungen gelagert.
Wird durch die Betätigung des Steuerventils eine Hydraulikleitung mit
Druck beaufschlagt und somit auch die Ringflächen der Kolben, ist die
Vorrichtung entriegelt. Die Kolben stützen sich hierbei auf einem An
schlag ab, der fest mit dem Innenraum des Zylinders verbunden ist.
Wird hingegen durch die Betätigung des Steuerventils die andere Hydrau
likleitung mit Druck beaufschlagt, werden die Kolben nach außen gedrückt,
wodurch die Verriegelungsbolzen in die korrespondierenden Verriegelungs
ausnehmungen der Ausrüstung einfahren.
Baut sich nun im verriegelten Zustand der Schnellwechseleinrichtung auf
grund von Leckagen im Steuerventil - das Steuerventil befindet sich in
Neutralstellung - in einer oder in beiden Hydraulikleitungen ein Druck
auf, wird dieser Druck über diese Hydraulikleitung(en) zum Zylinder wei
tergeleitet. Aufgrund beispielsweise einer Verbindungsleitung zwischen
den beiden Hydraulikleitungen wird auf beiden Seiten der Kolben der glei
che Druck aufbauen. Da nun die Kolbenflächen der Kolben wesentlich größer
als die gegenüberliegenden Ringflächen sind, ergibt sich bei Leckagen
immer eine größere Kraft in Verriegelungsrichtung als umgekehrt. Somit
ist ein ungewolltes und unkontrolliertes Öffnen der Vorrichtung ausge
schlossen.
Um ein einwandfreies Funktionieren der Verriegelungsvorrichtung bei Betä
tigung des Steuerventils zu gewährleisten, muß der aufgrund dieser Ver
bindungsleitung zwischen den Hydraulikleitungen auftretende Druckabfall
in entsprechenden Grenzen gehalten werden. Dies erfolgt vorzugsweise
durch die Wahl eines entsprechend kleinen Querschnittes einer Verbin
dungsleitung oder durch Verwendung einer entsprechenden Blende in dieser
Leitung.
Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispieles in der
Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 bis 3 hydraulisch betätigte Verriegelungsvorrichtungen für
Schnellwechsler an Bau- und Arbeitsmaschinen in
unterschiedlicher Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze einen Schnellwechsler 1, mittels welchem
beispielsweise eine Schaufel 2 mit der nur angedeuteten Ausrüstung 2′
eines nicht weiter dargestellten Radladers verbunden werden kann. Der
Schnellwechsler 1 beinhaltet in diesem Beispiel einen doppelt wirkenden
Hydraulikzylinder 3, der mittels zweier Hydraulikleitungen 4, 5 mit einem
zur Betätigung erforderlichen Steuerventil 6 verbunden ist. Bei Betäti
gung des Steuerventils 6 dergestalt, daß sich ein Druck in der Hydraulik
leitung 5 aufbaut, wird der Kolben 64 in Pfeilrichtung nach links ge
drückt, wobei der an der Kolbenstange 7 befestigte Verriegelungsbolzen 8
in die Öffnung 9 des mit der Schaufel 2 verbundenen linken Aufnahmeele
mentes 10 geschoben wird. In gleichem Maße wird infolge des Druckaufbaus
der Zylinder 3 in Pfeilrichtung nach rechts verschoben, wobei die mit dem
Zylinder 3 verbundene Kolbenstange 11, d. h. der daran angelenkte Verrie
gelungsbolzen 12 in die Öffnung 13 des mit der Schaufel 2 verbundenen
rechten Aufnahmeelementes 14 eingeführt wird. An den Verriegelungsbolzen
8, 12 sind hier nicht weiter dargestellte Anschläge vorgesehen, die an den
Führungen 15, 16 im verriegelten Zustand des Schnellwechslers 1 zur Anlage
kommen. Die Entriegelung erfolgt in umgekehrtem Sinne, wobei über das
Steuerventil ein Druck über die Hydraulikleitung 4 aufgebaut wird, so daß
der Kolben 64 und auch der Zylinder 3 in umgekehrter Weise bewegt werden.
Die Bolzen 8, 12 gleiten aus den Öffnungen 9, 13 heraus und verbleiben
innerhalb der Führungen 15, 16 der Ausrüstungsteile 2′. Die verriegelte
Stellung ist hierbei strichpunktiert dargestellt.
Baut sich nun in der Hydraulikleitung 4 und/oder der Hydraulikleitung 5
bei Neutralstellung des Steuerventils 6 ein Druck auf, so pflanzt sich
dieser in den kolbenflächenseitigen Raum 17 und/oder den kolbenringseiti
gen Druckraum 18 fort. Würde sich der Druck lediglich im Raum 18 aufgrund
nicht vermeidbarer Leckagen im Steuerventil 6 aufbauen, so könnte es
geschehen, daß über die Zeit der Kolben 64 sowie der Zylinder 7 im Sinne
einer Entriegelung bewegen würde, wobei die Verriegelungsbolzen 8, 12 aus
den Öffnungen 9, 13 der Aufnahmeelemente 10, 14 herausgleiten würden. Um
diese Maßnahme sicher zu unterbinden, wird in den Kolben 64 eine vom
Querschnitt her geringe Bohrung 19 eingebracht, die die beiden Druckräume
17 und 18 miteinander verbindet. Da der Querschnitt der Bohrung 19 ver
hältnismäßig gering ist, wird sich ein Druckaufbau im Raum 17 bzw. 18 zum
normalen Verriegeln bzw. Entriegeln nicht negativ auf diese Funktion
auswirken. Sollte hingegen bei Neutralstellung des Steuerventils 6 sich
beispielsweise im Druckraum 18 ein unerwünschter Druck aufbauen, so würde
dieser Druck durch Volumenstrom des Mediums durch die Bohrung 19 in den
Druckraum 17 übertragen und eine schleichende Entriegelung somit nicht
stattfinden.
Fig. 2 zeigt eine alternative Schnellwechseleinrichtung 20, wobei hier
innerhalb eines Zylinders 21 zwei Kolben 22, 23 vorgesehen sind. Die vom
Steuerventil 24 ausgehenden Hydraulikleitungen 25, 26 sind mit dem Hydrau
likzylinder 21 verbunden, wobei die Hydraulikleitung 25 eine Abzweigung 27
beinhaltet, die zur Versorgung des Kolbens 23 dient. Die Leitung 26
endet zwischen den über einen ringförmigen Anschlag 28 innerhalb des
Zylindergehäuses 21′ beabstandeten Kolben 22, 23. Jeder der Kolben 22, 23
ist mit einer Kolbenstange 29, 30 sowie einem daran angelenkten Verriege
lungsbolzen 31, 32 verbunden, der in eine entsprechende Öffnung 33, 34 von
mit beispielsweise der Schaufel 35 eines nicht weiter dargestellten Hy
draulikbaggers verbundenen Aufnahmeelementen 36, 37 eingeführt wird. Die
verriegelte Stellung ist hierbei strichpunktiert dargestellt. Wird nun
über das Steuerventil 24 in der Hydraulikleitung 26 ein Druck aufgebaut,
so pflanzt sich dieser in den gemeinsamen kolbenflächenseitigen Raum 38
fort, so daß beide Kolben 22, 23 nach außen gedrückt werden und die Ver
riegelungsbolzen 31, 32 in die entsprechenden Öffnungen 33, 34 der Aufnah
meelemente 36, 37 gleiten. In diesem Zustand ist die Schnellwechselein
richtung 20 verriegelt. In umgekehrter Weise wird durch entsprechenden
Druckaufbau in den Hydraulikleitungen 25, 27 ein Entriegeln herbeigeführt,
wobei die Kolben 22, 23 bis zum Anschlag 28 zurückgedrückt werden und die
Verriegelungsbolzen dann innerhalb der Führungen 39, 40 verbleiben. Baut
sich nun in Neutralstellung des Steuerventils 24 über die Hydrauliklei
tungen 25, 27 und/oder 26 ein Druck in den Räumen 41, 42 und/oder 38 auf,
kann es unter Umständen zu einer unerwünschten Entriegelung der Verriege
lungsbolzen 31, 32 kommen. Um dies zu vermeiden, ist zwischen den Hydrau
likleitungen 25, 26 eine Verbindungsleitung 43 vorgesehen, die mit einer
Blende 44 ausgerüstet ist. Aufgrund diese Verbindungsleitung 43 zwischen
den Hydraulikleitungen 25 und 26 wird sich über die Zeit gesehen auf
beiden Seiten der Kolben 22, 23 der gleiche Druck aufbauen. Da die Kolben
flächen der Kolben 22, 23 wesentlich größer als ihre gegenüberliegenden
Ringflächen sind, ergibt sich bei Leckagen des Steuerventils 24 immer
eine größere Kraft in Verriegelungsrichtung als umgekehrt. Somit ist ein
ungewolltes und unkontrolliertes Öffnen der Verriegelung der Schnellwech
seleinrichtung 20 ausgeschlossen.
Fig. 3 zeigt als Teilansicht einen doppelt wirkenden Zylinder 45, d. h.
lediglich einen der Kolben 46 samt Kolbenstange 47, die in ihrem Endbe
reich 48 mit einem hier nicht dargestellten Verriegelungsbolzen verbind
bar ist. Im Bereich der Stirnseite 49 des Zylinders 45 ist der Anschluß
50 für die Versorgung des kolbenflächenseitigen Druckraumes 52 und der
Anschluß 51 für die Versorgung der ringseitigen Druckräume 53 vorgese
hen. Das Hydraulikmedium gelangt über den Anschluß 50, die Bohrung 54
sowie die Leitung 55 zum kolbenflächenseitigen Druckraum 52, während das
Druckmedium über den Anschluß 51, die Bohrung 56 sowie die Bohrung 57 und
die Leitung 58 zu den ringseitigen Druckräumen 53 gelangt. Die Verbin
dung der beiden Druckräume 52 und 53 wird nun so herbeigeführt, daß in
dem die Anschlüsse 50, 51 beinhaltenden Bauteil 59 eine umlaufende Ringnut
60 eingebracht wird und der Anschluß 50 über eine Stichbohrung 61 mit der
Ringnut 60 und somit mit dem Anschluß 51 verbunden wird. Durch diese
Maßnahme kann bei ein- oder beidseitigem Druckaufbau im Bereich der An
schlüsse 50, 51 eine entsprechende Druckangleichung in den Druckräumen
52, 53 über die Zeit gesehen herbeigeführt werden. Analog zu Fig. 2 ist
innerhalb des Zylindergehäuses 62 des Zylinders 45 ein ringförmig umlau
fender Anschlag 63 für die Kolben 46 vorgesehen.
Claims (8)
1. Hydraulisch betätigte Verriegelungsvorrichtung für Schnellwechsler
an Bau- und Arbeitsmaschinen, mit mindestens einem Zylinder
(3, 21, 45), der mindestens einen Kolben (64, 22, 23, 46) beinhaltet, dem
Zylinder (3, 21, 45) und/oder dem bzw. den Kolben (64, 22, 23, 46) zuge
ordneten Kolbenstangen (7, 11, 29, 30, 47), die ggf. mit daran befestig
ten Verriegelungsbolzen (8, 12, 31, 32) versehen sind, wobei am Zylin
der (3, 21, 45) Hydraulikleitungen (4, 5, 25, 26, 27, 50, 51) angeschlossen
sind, über die der bzw. die Kolben (64, 22, 23, 46) und/oder der Zylin
der (3, 21, 45) über mindestens ein Steuerventil (6, 24) druckbeauf
schlagbar ist bzw. sind, gekennzeichnet durch eine den kolbenflä
chenseitigen (17, 38, 52) mit dem ringflächenseitigen Druckraum
(18, 41, 42, 53) verbindende Einrichtung (19, 43).
2. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (19) durch mindestens eine die Druckräume
(17, 18) miteinander verbindende Bohrung im Kolben (64) gebildet ist.
3. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (43) durch eine die Hydraulikleitungen (25, 26)
miteinander verbindende Leitung gebildet ist.
4. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß in die Verbindungsleitung (43) eine Blende (44) eingesetzt ist.
5. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Querschnitt der Verbindungsleitung (43) geringer ausgebildet
ist als der Querschnitt der Hydraulikleitungen (25, 26).
6. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Anordnung der Anschlüsse (50, 51) etwa auf gleicher Höhe
des Zylinders (45) das den Zylinder (45) umgebende Bauteil (59)
anschlußseitig mit einer zumindest teilweise umlaufenden Ringnut
(60) versehen ist, und daß die Verbindung der Druckräume (52, 53)
durch eine von einem der Anschlüsse (50) ausgehende, in die Ringnut
(60) sich hineinerstreckende Stichbohrung (61) hergestellt ist.
7. Verriegelungsvorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß bei Verwendung zweier jeweils mit einer Kolben
stange (29, 30, 47) versehenen Kolben (22, 23, 46) innerhalb eines Zy
linders (21, 45) ein Anschlag (28, 63) für die Kolben (22, 23, 46) im
Zylindergehäuse (21′, 62) vorgesehen ist.
8. Verriegelungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Anschlag (28, 63) ein fest mit dem Zylindergehäuse (21′, 62)
verbundener Ring ist.
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