DE7718318U1 - Antriebsvorrichtung - Google Patents

Description

Patentanwälte

DIpI.-Ing. E. Eder

DIpI.-Ing. K. Schieschke

8 München 40, Elisabethstraßa 34

Akz.: G 77 18 318.7
Anm.: Sanyo Kiki K.K

München, den 26. Oktober 1978 Akte 9606 II/er

Antriebsvorrichtung

Die Neuerung bezieht sich auf eine Antriebsvorrichtung, mit einem Hydraulikzylinder mit einem Kolben, einer mit einem Werkzeug verbundenen Kolbenstange, einer über einen Rohrstrang mit dem Hydraulikzylinder in Verbindung stehenden Pumpe und einer im Rohrstrang angeordneten Beschleunigungsvorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange.

Während es viele Maschinen gibt, bei denen die Beschleunigung des Ausfahrens der Kolbenstange eines Hubzylinders erforderlich ist, wird die Neuerung auf den Frontlader einer Transport- und Lademaschine angewendet zur Beschleunigung des Ausfahrens der Kolbenstange eines Zylinders und folglich zur Beschleunigung der Entladedrehung des Eimers eines Frontladers, wodurch die Wirksamkeit des Betriebes verbessert wird.

Bei einer Maschine, bei der ein Eimer an das vordere Ende eines Armes angelenkt ist und zum Schaufeln und Entladen von Erde, Sand oder einer Last gedreht wird, ergibt ein einfaches

Verschieben einer festgelegten ölmenge zwischen der vorderen und hinteren Kammer des Zylinders unterschiedliche Ausfahr- und Einziehgeschwindigkeiten der Kolbenstange.

Dies ist durch die unterschiedlichen Volumen der vorderen und hinteren Kammer eines Hubzylinders bedingt. Im einzelnen ist das Volumen der vorderen Kammer bei Vorhandensein der Kolbenstange kleiner als das Volumen der hinteren Kammer, und zwar um einen dem Volumen der Kolbenstange entsprechenden Betrag. Das Ergebnis ist, daß bei Vergleich eines Falls, bei dem zum Ausfahren der Kolbenstange eine feststehende ölmenge in die hintere Kammer geliefert wird, mit einem Fall, bei dem zum Einziehen der Kolbenstange dieselbe ölmenge in die hintere Kammer geliefert wird, es sich ergibt, daß die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange im letzteren Fall, größer als im ersteren Fall ist. Daher ist im Fall der vorliegenden Maschine die Drehgeschwindigkeit des Eimers beim Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Last hoch, jedoch beim Entleeren niedrig. Hiermit kann die Wirksamkeit des Betriebs nicht verbessert werden.

Bei Maschinen mit solchen Hydraulikzylindern wurden zur Verbesserung der Wirksamkeit des Betriebs viel Zeit und Geld aufgewendet, und zwar deswegen, weil die zu ergreifenden Maßnahmen darin bestehen, daß zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der hin- und hergehenden Kolbenstange die Größe und Leistung der hydraulischen Pumpen und Elektromotoren erhöht werden müssen,, Es ist ein Nachteil, daß diese Maßnahmen eine Vergrößerung der Größe der Rohrleitung und einen zusätzlichen Einbau eines Verbindungssystems erfordern, wodurch die Kosten weiter erhöht werden.

Eine kürzliche Maßnahme zur Beseitigung dieser Nachteile besteht in einem sogenannten Servoventil, vergl. die Juni-Ausgabe 1976 der Zeitschrift "Yuatsuka Sekkei" (Hydraulic Design). Dieses Ventil enthält drei Rückschlagventile, die so parallel angeordnet sind, daß öl in gegebenen Richtungen strömen kann

und daß ein Teil des Rücklauföls von der vorderen Kammer des ^;; Zylinders sich mit dem öl aus einer vor einem Steuerventil

': gelegenen Pumpe vereinigen kann, wodurch die Ausfahrgeschwin-

I digkeit der ZyI inderstange erhöht wird. Diese Anordnung erfor-

* dert daher die Erhöhung der Größe der Steuerventile und Rohr-I leitungen.

"; Die Neuerung soll die Hubzylindern eigenen Nachteile beseitigen und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindig-

* keit der Kolbenstange eines Hubzylinders schaffen zur Verbesij serung der Wirksamkeit des Betriebs von Hubzylinder verwendev I den Maschinen.

I Hierzu sieht die Neuerung vor, daß die zwischen der Hydraulik-

ΐ pumpe und dem Hydraulikzylinder liegende Beschleunigungsvor-

\ richtung aus einem Schieber und einem mit einer vorderen und

einer hinteren Kammer verbundenen Steuerventil besteht. Diese

S Beschleunigungsvorrichtung enthält ein oder zwei Schieber,

I: die bei Beaufschlagung mit hydraulischem Druck zur Ventil-

I steuerung betätigt werden können und zwischen einem Steuer-

? ventil und der vorderen sowie der hinteren Kammer eines Hub-

jj Zylinders eingebaut werden.

, Gemäß der Neuerung wird die Geschwindigkeit des der hinteren

Kammer eines Zylinders zugeführten Öls erhöht, wodurch die f Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erhöht wird. Ferner

kann der folgende konstruktive Vorteil erzielt werden: Da ;■ zum Strömenlassen des Rücklauföls von der vorderen in die

I hintere Kammer ohne Durchlaufen des Steuerventils ein oder

^:f zwei Schieberventile verwendet werden, kann die Vorrichtung

kompakt am ^linder angebaut werden ohne Größenzunahme des Steuerventils und des Rohrstrangs. Somit ist die Anordnung I einfach, frei von Störungen und billig. Die Vorrichtung kann

ohne wesentlichen Umbau an vorhandenen Hubzylindern befestigt werden. Ferner kann durch Wahl eines geeigneten Kolbenstangendurchmessers die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange des Hubzylinders ohne Verwendung eines speziellen Richtungssteuerventils oder dgl. eingestellt werden.

Wenn die Neuerung bei Hubzyl indem für Frontlader einer Transport- oder Lademaschien angewendet wird, ist. die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange und folglich die Drehgeschwindigkeit der Entladung des Eimers erhöht, so daß die Wirkung des Abschleuderns von Erde, Sand oder einer anderen Ladung verbessert wird bei einer Verminderung der Möglichkeit daß diese Ladung am Eimer kleben bleibt. Da die Wirksamkeit des Betriebs erhöht wird, können die Betriebszeiten der Maschine verkürzt und Brennstoffkosten eingespart werden. Selbstverständlich ist die Beschleunigungsvorrichtung der Neuerung

Patentanwalts

Dlpl.-Ing. E. Eder

Dlpl.-Ing. K. Schieschl.»

8 MQnchen 40, Elisabethstraße34

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nicht nur "bei hydraulischen Druck verwendenden Hub zylindern, \ sondern auch bei pneumatischen Druck verweidenden Hubzylindern ^?l anwendbar. Somit ist der Anwendungsbereich der Erfindung sehr groß.

Die .Neuerung >wird anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1a eine Seitenansicht eines mit einem Frontlader ausgerüsteten Traktors 5

Fig. 1b eine Seitenansicht des einen Ladevorgang ausführenden Traktors;

Fig. 2a - 2c Längsschnitte eines Hubzylinders, der mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung ausgerüstet ist;

Fig. 3 ein grundlegendes Schaltschema für das in Fig. 2a - 2c gezeigte System;

Fig. 4a und 4b Längsschnitte eines Hubzylinders, der mit einer | Beschleunigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung versehen ist;

Fig. 5 ein grundlegendes Schaltschema für das in Fig. 4a und 4b gezeigte System;

Fig. 6 einen Längsschnitt eines Hubzylinders, der mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach exner weiteren Ausführungsform der Erfindung versehen ist;

Fig. 7^a u¹¹^- 7b schematxsche Darstellungen von Hubzylindern, die mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung versehen sind.

Fig. 1a zeigt einen Traktor A, einen am Traktor A .befestigten Frontlader 'und einen hydraulischen Hubzylinder, der mit einer Beschleunigungsvorrichtung nach der Erfindung ausgerüstet ist.

Der hydraulische Hubzylinder C dreht einen am vorderen Ende eines Hubarms 2 angelenkten Eimer 1 zum Schaufeln und Entleeren von Erde, Sand oder einer anderen Ladung. Der Hubarm 2 wird durch einen Hydraulikzylinder 3 angehoben und abgesenkt während des Beladens eines Lastwagens oder dgl. mit Erde, Sand oder einer anderen Ladung, vgl. Fig. 1b. An eine hydraulische Pumpe ist ein Hochdruckschlauch 4 angeschlossen. An einen ölbehälter ist ein Hochdruckschlauch V angeschlossen. Zum Umschalten der Strömungsrichtung des Öls sind Steuerhebel 5₅ 5¹ vorgesehen. i

Durch einen Hochdruckschlauch 6a wird öl der vorderen Kammer ^b des hydraulischen Hubzylinders C zum Zurückziehen einer Kolbenstange 7 und zum Drehen des Eimers 1 im Uhrzeigersinn zugeführt, wenn Erde, Sand oder eine andere Ladung geschaufelt wird. Gleiclj zeitig strömt das Rücklauföl von der hinteren Kammer b des Hubzylinders C über einen weiteren Hochdruckschlauch 6b zurück in den ölbehälter. Venn diese Ladung entleert werden soll, wird öl der hinteren Kammer b über den Hoch drücke chlauch 6b zugeführ wodurch die Kolbenstange 7 ^zum Drehen des Eimers 1 im Uhrzeiger sinn ausgefahren wird. GMchzeitig strömt das Rücklauföl von de vorderen Kammer a.in die hintere Kammer b aufgrund der frik der im folgenden zu beschreibenden Vorrichtung der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung. Eine Beschleunigui^vorrichtung 10 enthält einen Block 11 und einen Schieber 14. Der Block 11 weist zur Aufnahme des Schiebers 14 eine runde, bohrungsähnliche Kammer 12 auf, deren oberes Ende durch einen hineingeschraubten Stopfen 21 verschlossen ist. Der untere Abschnitt der Kammer 12 endet in einer Öffnung C^, die mit der hinteren Kamma? b des Hub Zylinders C in Verbindung steht. Der obere Abschnitt des Blocks 11 ist mit einer

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öffnung P,, ve.rsehen, die ein Verbindung zwischen dein Hochdruckschlauch 6a und der Kammer 12 herstellt. Der untere Abschnitt des Blocks 11 ist mit einer öffnung P,>^: versehen," die oine Verbindung zwischen dem Hochdruckschlauch 6b und der Kammer 12 herstellt. Ferner ist zwösshen den öffnungen P^ und P₂ eine öffnung P, ausgebildet, die über ein Rohr 9 eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer a des Hubzylinders und der Kammer 12 herstellt.

Der »Schieber 14 weist eine abgestufte zylindrische Kontur mit einem an einem Ende vorgesehenen Vorsprung 16 auf und ist axial verschieblich in die den Schieber aufnehmende Kammer 12 des · Blocks gepaßt. Die andere Endfläche des Schiebers 14 ist mit einer axialen Bohrung 17 versehen., deren inneres Ende in einer Durchgangsbohrung 18 endet, die sich durch den Schieber 14 hindurch erstreckt und an dessen Umfangsflache mündet. Zur Ausführung seiner Funktion als Schieberventil kann der Schieber

14 in der Kammer 12 des Blocks 11 asaal bewegt werden. Im einzelnen ist die Anordnung der Öffnungen des Blocks so getroffen, daß bei einem Anheben des Schiebers 14,bis dessen Vorsprung 16 am Stopfen 21 anstößt, die öffnung P^ von der TJmfangsflache

15 des Schiebers 14 verschlossen wird, während die öffnung P^ sich mit der Durchgangs!?öhrung 18 des Schiebers 14 deckt und hiermit in Verbindung steht, und daß bei einer Absenkung des Schiebers 14, bis dessen untere Endfläche 29 an der am unteren Ende der Kammer 12 ausgebildeten Schulter 13 anstößt, die öffnungen P^. und Pp über den Schieber 14 miteinander in Verbindung stehen.

Der Schieber 14 wird normalerweise durch an seinem oberen und unteren Ende angeordnete Federn 22 bzw. 2j> in seiner neutralen Stellung gehalten, vgl. Fig. 2a. Der mit der Beschleunigungseinrichtung ausgerüstete und in obiger Weise gebaute hydraulische Hubzylinder arbeitet in folgender Weise:

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Fig. 2b zeigt den Strömungszustand von öl bei einer Drehung des Eimers 1 im Uhrzeigersinn zum Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Ladung. Wenn der Steuerhebel 5 betätigt* wird, zum Zuführen von Drucköl von der ölpumpe über den Hochdruckschlauch 6b wirkt der Druck auf die obere Endfläche 19 des Schiebers 14, wodurch dieser abwärts gedrückt wird, bis die untere Endfläche 20 an der Schulter 13 der Kammer 12 anstößt, wobei das Drucköl durch die öffnung P^ und das Rohr 9 in die vordere Kammer a des Hubzylinders C strömt. Als Ergebnis wird der Kolben 8 unter dem hydraulischen Druck bewegt und zieht die Kolbenstange 7 zurück. Gleichzeitig strömt das Rücklauföl aus der hinteren Kammer b über die Hochdruckschläuche 6b und 4' zurück in den ölbehälter. Die Rückzugs- | geschwindigkeit der Kolbenstange 7 im Hydraulikzylinder | unterscheidet sich in diesem Fall nicht von derjenigen eines herkömmlichen hydraulischen Hubzylinders.

Fig. 2c zeigt den Strömungszustand von Öl in dem mit der Beschleunigungsvorrichtung ausgerüsteten hydraulischen Hub- u Zylinders, wenn der Eimer 1 zum Entladen der Ladung im Gtegenuhrzeigersinn gedreht wird. Wenn der Steuerhebel 5 aus seiner ' neutralen Stellung betätigt wird.zum Zuführen von Drucköl ; über den Hochdruckschlauch 6b, strömt das öl über die öffnung f P^, in die hintere Kammer b und beaufschlagt den Kolben 8, \ vgl. Fig. 2a. Da gleichzeitig die öffnung P, durch die Umfangs-' fläche 15 des Schiebers 14 verschlossen ist, ist für das Rück- , lauf öl an der vorderen Kammer a kein Raum zum Entweichen vor- ^!' handen,und folglich entsteht in der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer bein hoher Druck. Gleichzeitig hiermit wir3ct aber auch der Öldruck auf die untere Endfläche 20 des Schiebers 14 und drückt diesen nach oben, bis die Endfläche seines Vorsprungs 16 am Stopfen 21 anstößt, mit dem Ergebnis, daß zwischen der öffnung P, und der Durchgangsbohrung 18 des Schiebers 14 eine Verbindung hergestellt wird, die es ermöglich daß sich das gesamte Rücklauföl aus der vorderen Kammer mit

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dem Drucköl aus der hydraulischen Pumpe vereinigt und hiermit in die hintere Kammer b strömt. Polglich wird die Zufuhrgeschwindigkeit des Öls zur hinteren Kammer b erhöht und vergrößert die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 7» d.h. daß die Drehgeschwindigkeit der Entladung des Eimers 1 erhöht wird.

Eig. 5 zeigt eine grundlegende Schaltung für die obige Vorrichtung nach der ersten Ausführungsform der Erfindung. Die Erfindung ist somit nicht auf die oben beschriebenen Ausbildungen und Anordnungen beschränkt, sondern kann in jeder Form ausgeführt werden, solange sie mit der grundlegenden Schaltung übereinstimmt.

Wenn der Steuerhebel 5 ^zum Schalten des Steuerventils V zur Seite Vv .betätigt wird, strömt Drucköl von der Pumpe P durch eine Zwischenöffnung d der Beschleunigungsvorrichtung D^ in die hintere Kammer b des Zylinders C. Als Ergebnis wird der Öldruck in einem Vorsteuerkreis e^ ausreichend erhöht zum Schalten der Beschleunigungsvorrichtiing D,, zur Seite d,.. Somit vereinigt sich innerhalb der Beschleunigungsvorrichtung D^, beim Ausfahren der Kolbenstange das gesamte öl der vorderen Kammer a des Hub Zylinders C mit dem Drucköl aus der Pumpe P und wird hiermit in die hintere Kammer b des Hubzylinders C gedrückt. Als Ergebnis wird die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange erhöht.

Eerner wird bei Betätigung des Steuerhebels V zum Schalten des Steuerventils V zur Seite V2 die Beschleunigungsvorrichtung D^ zur Seite d^ geschaltet aufgrund eines Druckanstiegs in einem Vorsteuerkreis e^ so daß das Drucköl aus der Pumpe P der vorderen Kammer a des Hubzylinders C zugeführt wird, während das öl in der hinteren Kammer b über das Steuerventil V zurück in den Behälter P strömt. Als Ergebnis wird die Kolbenstange im wesentlichen mit derselben Geschwindigkeit wie bei einem herkömmlichen Hubzylinder zurückgezogen.

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Fig. 4a zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Eine Beschleunigung ε vor richtung 24 enthält einen Block 25 und zwei darin verschiebbar aufgenommene Schieber 29 tmd 32.

Der Schieber 29 hat die Funktion eines Ventils zwischen einem Tentilkopf 30, der am Schieber 29 angrenzend an den Hochdruckschlauch 6a ausgebildet ist, und einem Yentilsitz 26, der am Block 25 ausgebildet ist. Die andere, einem Rohr 9 zugewandte Endfläche 9 steht mit der vorderen Kammer a eines Hydraulikzylinders C' in "Verbindung und ist mit einem axialen hohlen Abschnitt 31 ausgebildet, der sich durch den Schieber 29 erstreckt und dessen Umfangsfläche zur Zwischenkammer 25 des Blocks 25 hin mündet.

Der andere Schieber 32 hat eine abgestufte zylindrische Kontur mit einem Ventilkopfabschnitt 33 von vergrößertem Durchmesser, an dessen an den Hochdruckschlauch 6b angrenzendem Ende,sowie einen Ventilschaftabschnitt 34, und hat die Funktion eines Ventils zwischen dem Ventilkopf 33 und einem Ventilsitz 2i am Block 25. Der Schieber 32 wird normalerweise von einer Feder 35 in seiner VentilschTLeßstellung gehalten. Der Schieber 32 und die Feder p^> sind in eine in den Block 25 eingeschraubte Kappe eingepaßt.

Der mit der in oben beschriebener Weise gebauten Beschleunigungsvorrichtung ausgerüstete hydraulische Hubzylinder arbeitet in folgender Weise:

Fig. 4a zeigt den Strömungszustand des Öls, wenn der Eimer 1 zum Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Ladung im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird. Bei Betätigung des Steuerhebels 5 zum Zuführen von Drucköl von der hydraulischen Pumpe durch den Hochdruckschlauch 6a wirkt hydraulischer Druck, auf den Ventilkopf ^O des Schiebers 29 und bewegt diesen₍ bis die gegenüberliegende Endfläche 31 am Rohranschluß 37 anstößt. Daher strömt Drucköl in die Zwischenkammer 27 des Blocks 25.

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Da die Verbindung zwischen der Zwischenkaraner 27 und der hinteren Kammer b des Hubzylinders C durch den Schd&er 32 unterbrochen ist, strömt in diesem Augenblick Drucköl in ' den hohlen Abschnitt 31 des Schiebers 29 durch dessen Umfang und dann durch das Rohr 9 in clie vordere Kammer a des Hub-Zylinders-C. Als Ergebnis "wird der Kolben 8 beaufschlagt und zieht die Kolbenstange 7 zurück, wodurch der Eimer 1 zum Schaufeln von Erde, Sand oder einer anderen Ladung im Gegenuhrzeiger ssinn gedreht wird. Da das Rücklauföl aus der hinteren Kammer b

U durch den Schieber 32 am Strömen in die Zwischenkammer 27

f gehindert wird, strömt es in diesem EaIl durch die Hochdruck-

f schläuche 6b und V in den ölbehälter; d.h. , der Betrieb des

Ϊ . mit der Beschleunigungsvorrichtung ausgerüsteten hydraulischen Druckzylinders unterscheidet sich in diesem Fall nicht vom Betrieb von üblichen hydraulischen Zylindern.

Pig. 4b zeigt den Strömungszustand des Öls in dem mit der Beschleunigungsvorrichtung ausgerüsteten hydraulischen Hub- \ zylinder, wenn Erde, Sand oder eine andere Ladung entleert

: werden soll. Bei Betätigung des Steuerhebels 5¹ zum Zuführen

von Drucköl durch den Hochdruckschlauch 6b strömt das'Drucköl in die hintere Kammer b des Hubzylinders¹ C und beaufschlagt den Kolben 8. Wenn der Kolben 8 in einem gewissen Ausmaß bewegt wird, übt das Rücklauf öl aus" der vorderen Kammer a auf den Schieber 29 einen hydraulischen Druck aus und verschiebt ihn zum Hochdruckschlauch 6a hin. Als Ergebnis wird die Ver- ; bindung zwischen dem Hochdruckschlauch 6a und der Zwischen-

Ii kammer 27 des Bbcks 25 unterbrochen. .Ferner unterbricht

der Schieber 32 die Verbindung zwischen der Zwischenkammer und der hinteren Kammer b. Polglich werden in der vorderen Kammer a und in der hinteren Kammer b hohe Drücke erzeugt. Jedoch wirkt der hydraulische Druck auf die Endfläche 33' des Ventilkopfs 33 des Schöä»ers 32. Wie aus der Zeichnung ersichtlich, und da die Querschnittsfläche der Endfläche 33' des Ventilkopfs 33 größer als die Querschnittsfläche der Rückseite 3^

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des Ventilkopfs 33 ist, wird darüber hinaus der Schieber 32 gegen die elastische Kraft der Feder 35 verschoben und stellt eine Verbindung zwischen der Zwischenkammer 27 und der hinteren Kammer b her. Wenn die Schübe, die in diesem Zeitpunkt von den Drücken in der vorderen Kammer b und in der hinteren Kammer b ausgeübt werden und auf die ^gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 8 w:-rken, mit-einander verglichen werden, ergibt sich dadurch, daß die Querschnittsflache der zur vorderen Kammer a gerichteten Seite des Kolbens 8 um einen Betrag, der der f Querschnittsfläche der Kolbenstange 7 entspricht, kleiner ist I als die Querschnittsfläche der zur hinteren Kammer b gerichteten Seite des Kolbens 8, daß der Schub auf die zur hinteren Kammer b gerichtete Seite des Kolbens 8 größer ist, so daß die Kolbenstange 7 nach vorne hinaus ge drückt wird.

Diese Beziehung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt:

Zylinderschub = Druckdifferenz am Kolben χ wirksame Kolbenfläcii«

Somit strömt das Öl in der vorderen Kammer a in die hintere Kammer· b und wird die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die hintere Kamn>3r b durch das sich mit dem Drucköl aus der ι ölpumpe vereinigende jRücklauföl aus der vorderen Kammer a erhöht. Als Ergebnis wird die Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange des Hubzylinders C größer als bei herkömmlichen ! Hub zylin der η.

Pig. 5 zeigt eine grundlegende Schaltung für die oben beschriebene zweite Ausführungsform. Somit ist die Neuerung nicht auf die oben beschriebene Anordnung tes ehränkt, sondern kann in beliebiger Form ausgeführt werden, solange sie mit dieser grundlegenden Schaltung in Übereinstimmung steht.

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Wenn das Steuerventil V zur Seite v^ geschaltet wird, strömt das Drucköl aus der Pumpe P in die hintere Kammer b des Hub-'zylinders C und wirkt gleichzeitig hydraulischer Brück auf die Be s chi euni gungs vor richtung Do zu deren Betätigung, wodurch das gesamte öl in der vorderen Kammer a über die Beschleunigungsvorrichtung Dp in die hintere Kammer b strömt. Als Ergebnis wird die Ausfahrgeschwindigkit der Kolbenstange erhöht. Es ist zusätzlich ein Rückschlagventil. f vorgesehen.

Wenn€Las Steuerventil Y zur Seite v~ geschaltet wird^ strömt Drucköl aus der Pumpe P über das Rückschlagventil f in die vordere Kammer a des Hubzylinders C, während das gesamte öl in der hinteren Kammer b über das Steuerventil V zurück in den Behälter T strömt.

Pig. 6 zsigt eine dritte Aus f uhr ungs form der Neuerung * Schieber 38 besteht aus einem Ventilkopf 38, während ein Ventilschaft 4ü mittels eines Stopfens 41 in einem Kolben 8 eingebaut .ist. Der Ventilschaft 4U ist verschiebbar in den Stopfen 41 eingepaßt, während zwischen dem Ventilkopf 39 und dem Stopfen 41 eine !Feder 42 angeordnet ist, wodurch der Schieber 38 normalerweise eine Verbindungsbohrung 44 zwischen der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b eines Hubzylinders C durch seinen mit einem Ventilsitz 43 zusammenarbeitenden Ventilkopf 39 schließt. Ein weiterer Schieber 45 ist zwischen der vorderen Kammer a und dem Druckschlauch 6a angeordnet, und weist einen Ventilkopf 46 auf, der vmit einem an einem Block 48 ausgebildeten Ventilsitz 49 zusammenarbeitet, um das in der vorderen Kammer a befindliche öl am Strömen in den Hochdruckschlauch 6a zu hindern, wenn die Kolbenstange 7 ausfährt. Der Schieber 45 weist einen hohlen Abschnitt 47 auf, der an der Umfangsflache des Schiebers 45 mündet und mit der vorderen Kammer a in Verbindung steht, um das Drucköl aus dem Hochdruckschlauch in die vordereUEamTner a strömen zu lassen.

Der Schieber 45 kann sich unter hydraulischem Druck axial verschieben.

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Aufgrund der oben beschriebenen Anordnung bei Zuführung von Drucköl zum Hochdruckschlauch 6a wirkt hydraulischer Druck auf die obere Fläche des Ventilkopfs 46 und drückt den Schieber 45 nach unten, wobei der Ventilkopf den Ventilsitz verläßt und in die vordere Kammer a Drucköl eintreten läßt. Das in die vordere Kammer a eintretende Drucköl· versucht durch die Verbindungsbohrung 44 hindur'chzutreten, wobei aber der.Kolben 8 bewegt wird, da die Verbindungsbohrung 44 durch den Schieber 38 verschlossen ist. Das in der hinteren Kammer b befindliche C wird über die Hochdruckschläuche 6b unl 4' zum ölbehälter zurückgeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens unterscheidet sich nicht von derjenigen des bisherigen Standes der Technik.

Andererseits wirkt bei einer Zuführung' von Drucköl durch den Hochdruckschlauch 6b hydraulischer Druck auf den Kolben 8. Dann drückt das Rücklauf öl aus der vorderen Kammer a den Schieber 4^C auf, wodurch die Verbindung zwischen der vorderen Kammer a und dem Hochdruckschlauch 6a unterbrochen wird.und hohe Drücke in der vorderen Kammer a und in der hinteren Kammer b erzeigt werden. Gleichzeitig hiermit wird, der Ventilkopf 39 cLes Schiebers 38 den Drücken von beiden Seiten her ausgesetzt, d.h. den Drücken in der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b. Da der Querschnitt der Endfläche 39' des Ventilkopfs größer als derjenige seiner Rückseite 39" ist, ist jedoch der Schub aus der hinteren Kammer b stärker, so daß der Schieber 38 gegen die elastische Kraft der Feder 42 bewegt wird und eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b herstellt. Als Ergebnis strömt das öl in der vorderen Kammei a über die Verbindungsbohrung 45 in die hinterenKammer b, so daß die Geschwindigkeit der Strömung

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des Öls in die hintere Kammer b erhöht wird und die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 8 vergrößert.

Eig. 7a zeigt eine vierte Ausführungsform der Neuerung Es sind eine Pumpe P, ein ölbehälter T, ein Steuerventil V und Hubzylinder C und C vorgesehen. Eine Beschleunigungsvorrichtung 50 ist zwischen dem Steuerventil und den Hubzylindern C, C¹ eingebaut. Während zwei Hubzylinder dargestellt sind, wird der Einfachheit wegen nur ein einziger Hubzylinder C beschrieben.

Die Beschleunigungsvorrichtung 50 weist einen ölförderkanal 51i auf, äör die vordere Kammer a des Hub Zylinders C mit dem Steuer ventil V verbindet, während ein Ölförderkanal 51b die hintere Kammer b mit dem Steuerventil V verbindet. Ein dazwischenliegender ölförderkanal 51c verbindet die beiden ölforderkanäle 51a und 51b. Zusätzlich verbindet eine Verbindungsbohrung 61a die vordere Kammer a des anderen Hubzylindex-s C mit dem Ölfördd kanal 51 a ₅ während eine Verbindungsbohrung 62 die hintere b des anderen Hubzylinders C mit dem ölförderkanal 51b ver bindet, wobei sich diese Verbindungsbohrungen 61, 62 vom Zeich-] nungsblatt nach hinten erstrecken.

Ein Rückschlagventil 52 ist etwa in der Mitte des ölförderkana] 51a vorgesehen. Das Rückschlagventil 52 wird so von einer 3?ede: 53 beaufschlagt, daß es normalerweise den ölförderkanal 51a schließt, zur Verhinderung einer Rückströmung von öl aus der vorderen Kammer a,und daß das Rückschlagventil 52 durch den vom Steuerventil V zum Ölförderkanal 51a gelieferten Öldruck geöffnet wird. Der dazwisiienliegende Ölförderkanal 51c weist ein gestuftes zylindrisches oder kolbenförmiges Umlauf ventil 54· auj bei dem die Endfläche 56 se ines Ventilkopfs 55 mit großem Durchmesser zum Ölförderkanal 51b gerichtet ist, während dessen Umfangsfläche 57 zu einem Ölförderkanal 51a¹ an der Auslaßseit«

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gerichtet ist. Hierbei wird das Umlaufventil 54- axial von einet Feder 60 beaufschlagt, die zwischen der Rückseite 58 des Ventilf kopfs 55 und einem Stopfen 63 angeordnet ist und normalerweise den ölförderkanal 51c schließt. Das öffnen des Umlaufventils erfolgt durch Öldruck, der vom Steuerventil V dem ölförderkanal? 51b zugeführt wird.

Der Betrieb der oben beschriebenen Anordnung erfolgt auf folgende Weise: |:

Wenn eine Zuführung von Drucköl zur vorderen Kammer a des Hubzylinders C zum Zurückziehen der Kolbenstange 7 gewünscht ist (um z.B. Erde, Sand oder eine andere Ladung zuschaufeln), f wird das Steuerventil V so betätigt, daß es das Drucköl von der hydraulischen Pumpe P zum ölförderkanal '5"Ia liefert, vgl. die strichpunktierten Linien in Pig. 7a. Dann wird das bisher geschlossene Rückschlagventil 52 vom hydraulischen Druck beaufschlagt und zürn öffnen gegen die elastische Kraft der Peder 53 axial bewegt. Hierdurch wird das Drucköl über den ölförderkanal 51^a i¹¹ die vordere Kammer a hineingelassen, damit der Kolben 8 zurückgedrückt wird. Gleichzeitig wirkt das dem Ölförderkanal 51^a zugeführte Drucköl auf die Rückseite 58a des Yentiikopf s 55 des Umlauf ventils 54- und schließt dieses dicht, da es von der elastischen Kraft der Peder 60 unterstützt wird. Daher wird das Rücklauföl, das bei Rückkehr des Kolbens 8 aus der hinteren Kammer b hinausgedrückt wird, zwangsläufig über den Ölförderkanal 5^a und das Steuerventil Y zum Ölbehälter I zurückgeführt. Die Bewegungsgeschwindigkeit der Kolbenstange j 7 im hydraulischen Hubzylinder C weicht in diesem Fall nicht von derjenigen üblicher hydraulischer Zylinder ab, und es besteht keine Notwendigkeit, die Bewegungsgeschwindigkeit hiervon abweichen zu lassen.

Als nächstes wird im Hinblick auf Pig. 7b ein Pail beschrieben,; bei dem die Kolbenstange 7 ausgefahren werden soll (das ist dann der Pail, wenn Erde, Sand„oder eine andere Ladung entleert werden soll).

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Wenn das Steuerventil V geschaltet wird zum Zuführen des Drucköls von der hydraulischen Pumpe P zum ölförderkanal 51b, strömt das dem ölförderkanal yVo zugeführte öl in. die" hintere Kammer b des Hubzylinders C, da das Rückschlagventil 52 von der Feder 53 geschlossen gehalten wird und das Umlaufventil 54 von der Feder 60 ebenfalls geschlossen gehalten wird. Da für das öl in der vorderen Kammer a kein Raum vorhanden ist, in den es strömen kann, werden in diäsem Zeitpunkt die hydraulischen Drücke in der vorderen Kammer a und in der hinteren Kammer b stark erhöht, während der Kolben 8 nur geringfügig bewegt wird. Die hydraulischen Drücke wirken auf das Umlauf ventil ^A-. Im einzelnen wirkt der hydraulische Druck in der hinteren Kammer b auf die Endfläche 56 des Yentilkopfs ^ des Umlaufventils 5A-, während der hydraulische -Druck "in der vorderen Kammer a auf dief Umfangsflache 57 d-es Umlaufventils 54- wirkt. Da dem auf die Umfangsflache 57 ausgeübten Druck entgegengewirkt wird, und dieser Druck die Ventilbewegung überhaupt nicht beeinflußt, wird' jedoch gegebenenfalls das Umlaufventil 54- abwärtsbewegt durch den gegen die elastische Kraft der Feder 60 auf die Endfläche 56 ausgeübten Schub, bis das Ventilsystem am Stopfen anstößt. Hierdurch wird der dazwischenliegende ölförderkanal geöffnet und stellt eine Verbindung zwischen der vorderen Kammer a und der hinteren Kammer b her.

Bei Betrachtung der Drücke, denen der Kolben 8 bei geöffnetem Umlauf ventil 54- ausgesetzt ist, ergibt sich, daß dadurch, daß die Querschnittsfläche der zur vorderen Kammer a gerichteten Seite des Kolbens 8 um einen Betrag, der der Querschnittsfläche des Kolbens 7 entspricht, kleiner ist als die Querschnittsfläch| der zur hinteren Kammer b gerichteten gegenüberliegenden Seite des Kolbens 8, daß der Schub auf der zur hinteren Kammer b· gerichteten Seite des Kolbens 8 größer ist als der Schub auf der zur vorderen Kammer a gerichteten Seite des. Kolbens 8. Dahe| wird der Kolben 8 in einer Richtung bewegt, die die Kolbenstange 7 gemäß dem folgenden Prinzip ausfährt: |

ZylinderSchub = Druckdifferenz über dem Kolben χ wirksame

Kolbenfläche.

Gleichzeitig hiermit tritt' das in der vorderen Kammer a befindliche öl in den dazwischenliegenden ölf order kanal 51c ein und strömt in die hintere Kammer b. Als Ergebnis ist die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die hintere Kammer b um einen Betrag erhöht, der der Rücklauf strömung des Öls aus der vorder Kammer a entspricht. !Folglich wird die Ausfahrgeschwindigkeit ..... -der Kolbenstange 7 entsprechend erhöhte

Falls es erwünscht ist, die Aus fahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 7 gleich deren Rückzugsgeschwindigkeit zu machen, kann dies durch Wählen des Durchmessers der Kolbenstange 7 in der Weise erzielt werden, daß did Querschnitts fläche der vorderen Kammer a etwa gleich der Hälfte der Querschnittsfläche der hinteren Kammer b ist; d.h., wenn das gesamte Rücklauföl aus ! · --der vorderen Kammer a in die-..hint ere Kammer b strömen darf·, is-j die Strömungsgeschwiiidigkeit des Öls in die hintere Kammer' b doppelt so groß wie die Strömungsgeschwindigkeit des Öls in die vordere Kammer a. !Polglich wird die Aus fahrgeschwindigkeit der Kolbenstange 7· -gleichderen Rückzugsgeschwindigkeit» .

Selbstverständlich ist der Betrieb des anderen Hubzylinders C derselbe wie beim oben beschriebenen Hubzylinder C. Es ist ·.- -.-..τ:,;.· :.· -^©^ner ^:auch leichi;^:möglich·$··■ an· die· oben beschriebene Beschleus nigungsvorrichtung 50 zusätzliche Hubzylinder anzuschließen.

Die Beschieunigungsvorrichtung der Neuerung ist im hy.draulisc Kreis eines Hubzylinders ^:iim· wesentlichen zwischen einem Staer- | ventil und dem Hubzylinder eingebaut und kann mit dem Hubzylin verbunden oder davon getrennt sein.

Wenn auch in der·'obigen -Beschreibung weggelassen, so können Dichtungen, etwa:;O-Ringe, in den Gleitabschnitten vorgesehen werden, wo Leckverluste verhindert werden sollen, z.B. zwische dem Kolben und dem Zylinder.

Patentanwälte DIpI.-Ing. E. Eder . . DIpI₁ -Ing. K. Schleechkfe

0 München 40, EIUabethetraBeM

Claims (6)

Patentanwälte DIpI.-ing. E. Eder Dlpl.-Ing. K. Schieschke München 40, Elisabethstraße34 Akz.: G Π 18 318.7 Anm.: Sanyo Kiki K0 München, den 26. Oktober 1978 Akte 9606 II/er Antriebsvorrichtung Schutzansprüche

1. Antriebsvorrichtung, mit einem Hydraulikzylinder mit einem Kolben, einer mit einem Werkzeug verbundenen Kolbenstange, einer über einen Rohrstrang mit dem Hydraulikzylinder in Verbindung stehenden Pumpe und einer im Rohrstrang angeordneten Beschleunigungsvorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der Hydraulikpumpe (P) und dem Hydraulikzylinder (C) liegende Beschleunigungsvorrichtung (10) aus einem Schieber (14; 29, 32; D., D„) und einem mit einer vorderen und einer hinteren Kammer (a, b) verbundenen Steuerventil (V) besteht.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (14; 29, 32; D₁, D₂) in einer in einem Block (11; 25) ausgebildeten Aufnahmekammer (12; 27) verschiebbar geführt ist, wobei der Block einstückig mit dem Hydraul i.kzylinder^ (C) ausgebildet ist.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, I daß der Schieber zylindrisch ausgebildet ist mit einem Vor-

I sprung (16) an einer einen großen Durchmesser aufweisenden

I geschlossenen Endfläche (19) und mit einer an der anderen

I Endfläche (20) angeordneten Bohrung (17), deren inneres

1 Ende in einer Durchgangsbohrung (18) endet, welche den

I Schieber (14) durchläuft und an dessen Umfangsf1äche (15)

i mündet und daß die Aufnahmekammer (12) eine erste öffnung

I (P₁) und eine zweite öffnung (P2) aufweist, die mit den bei-

I den Rohrsträngen (6a, 6b) verbunden ist, wobei eine dritte

; öffnung (β~) mit der vorderen Kammer (a) und eine vierte

^! Öffnung (P₄) mit der hinteren Kammer (b) des Hydraulikzy-

i linders (C) in Verbindung stehen.

4. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, ; daß der Schieber (14) stirnseitig jeweils eine Feder (22,

; 23) aufweist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Block (25) einen ersten Kanal aufweist, der die vordere Kammer (a) des Hydraulikzylinders (C) mit dem Steuerventil (V) verbindet und einen zweiten Kanal, der die hintere Kammer (B) mit dem Steuerventil (V) verbindet, wobei

] eine Zwischenkammer (27) die beiden Kanäle miteinander ver

bindet und daß zwei Schieber (29, 32) vorhanden sind, von denen der erste Schieber (29) im ersten Kanal angeordnet ist und einen Ventilkopf (30) besitzt, und einen hohlen Abschnitt (31) aufweist, wobei der zweite Schieber (32) zwischen dem zweiten Kanal und der Zwischenkammer (27) angeordnet ist, eine abgestufte, zylindrische Kontur mit einem Ventilkopf (33) und einem Ventilschaft (34) aufweist, und elastisch vorgespannt ist.

6. Antriebsvorrichtung, mit einem Hydraulikzylinder mit einem Kolben, einer mit einem Werkzeug verbundenen Kolbenstange,

einer über einen Rohrstrang mit dem Hydraulikzylinder in Verbindung stehenden Pumpe und einer im Rohrstrang angeordneten Beschleunigungsvorrichtung zur Erhöhung der Ausfahrgeschwindigkeit der Kolbenstange, gekennzeichnet, durch ein Rückschlagventil (52), wobei der Rohrstrang ein Steuerventil (V) mit einer vorderen Kammer (a) und einer hinteren Kammer (b) des Hydraulikzylinders (C) verbindet und das Rückschlagventil (52) in einer zur vorderen Kammer (a) führenden Leitung angeordnet ist und durch ein Umlaufventil (54)

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Dipl.-Ing. E. Eder

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