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Hydraulischer Arbeitszylinder, insbesondere für Ladevorrichtungen
an Lastkraftwagen Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit hydraulischem
Antrieb und einem auf beiden Seiten vom Druckmittel beaufschlagten, über Ventile
gesteuerten Stufen- oder Differentialkolben, insbesondere für Ladevorrichtungen
an Lastkraftwagen und deren Anhängern. Solche in Verbindung mit Hub- oder Druckzylindern
arbeitende Ladevorrichtungen sind in verschiedener Bauart bekannt. Nach einem nicht
vorveröffentlichten Vorschlag der Erfinderin wird die rückwärtige Klappe des Wagenkastens
als Lastenhubtisch verwendet und dazu beispielsweise an ein Gelenkviereck angeschlossen.
Die derart angelenkte Klappe läßt sich dann nach dem Ausschwenken in die waagerechte
Lage parallel zu sich selbst mittels eines Arbeitszylinders vom Boden des Fahrzeugs
aus nach unten absenken und in gleicher Weise in umgekehrter Richtung wieder in
die Ausgangsstellung zurückbringen. Auf den Treibkolben von Ladegeräten dieser Art
bzw. auf die mit dem Kolben verbundene Kolbenstange wirken von außen her im allgemeinen
Zugkräfte, deren Größe vorzugsweise vom Eigengewicht der Klappe und vom Gewicht
der zu hebenden oder abzusenkenden Last bestimmt wird.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, den Aufbau von Arbeitszylindern
der gekennzeichneten Art bekannten Ausführungen gegenüber erheblich zu vereinfachen,
ihren Raumbedarf und ihr Gewicht weitgehend zu verringern und die Anzahl der Verbindungsleitungen
mit der Preßpumpe auf
nur zwei zu beschränken. An letzterer soll
gleichzeitig ein besonderes Sicherheitsventil eingespart werden.
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Diese Vorteile werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Steuerung
der Druckflüssigkeit für den Arbeitszylinder durch drei von einer gemeinsamen Steuerspindel
zu betätigende, über Stößel o. dgl. zusammenwirkende Ventile erfolgt und ein weiteres,
vom Kolbenboden zu öffnendes Ventil derart in den Flüssigkeitsstromkreis eingeschaltet
ist, daß es in der Offenstellung die dem Zylinderboden zugekehrte Kolbenseite mit
der Rückflußleitung bzw. der Saugseite der Preßpumpe verbindet. Zweckmäßig sind
dabei die drei erstgenannten, über Stößel zusammenwirkenden Ventile in der gleichen
Achsrichtung hintereinander angeordnet und zwei von ihnen als federbelastete Kugelventile
ausgebildet, Während das dritte, der Steuerspindel benachbarte Ventil mit einem
vorzugsweise kegeligen VerschluBkörper ausgestattet ist. Letzterer läßt sich einsparen,
sofern man das dem Zylinder zugekehrte Ende des Schaftteiles der Steuerspindel selbst
als Ventilkegel ausbildet und diesen kraftschlüssig mit einem Stößel verbindet.
Der Einbau eines besonderen Sicherheitsventils an der Preßpumpe erübrigt sich dann,
wenn die Steuerspindel mit einem steilgängigen, nicht selbsthemmenden Gewinde ausgestattet
wird. In diesem Fall hebt sich nämlich bei auftretenden Überdrücken der an der Steuerspindel
vorgesehene Ventilkegel durch den Flüssigkeitsdruck von seiner Sitzfläche ab und
schaltet die Preßpumpe auf Leerlauf. Eine ganz ähnliche Wirkung läßt sich auch dadurch
erreichen, daß der dem Zylinderboden zugekehrte Teil des Arbeitsraumes des Zylinders
über eine Überdrucksicherung, beispielsweise eine im Durchmesser enge Bohrung, in
ständige Verbindung mit der Saugseite der Pumpe gebracht wird.
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Durch Einbau eines Drosselventils in die von der Ventilkammer der
Kugelventile zum Kopfende des Arbeitszylinders führende Verbindungsleitung ist es
unter geringem baulichem Aufwand möglich, die Absenkgeschwindigkeit der unter Last
stehenden Ladevorrichtung in weiten Grenzen zu regeln.
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Im einzelnen sei die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
beschrieben, das in der Zeichnung wie folgt veranschaulicht ist: Fig. i zeigt einen
Längsschnitt durch den Arbeitszylinder mit in Nullstellung befindlicher Steuerspindel;
Fig. 2 die zugehörige Seitenansicht, teilweise im Schnitt; Fig. 3 den Arbeitszylinder
in Seitenansicht, schematisch, eingebaut in eine Ladevorrichtung mit rückwärtiger
Ladeklappe, und Fig. 4 eine Ansicht der Fig. 3 in Richtung des Pfeiles B.
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Bei dem in den Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden
der Kolben i im Zylindergehäuse 2 und die fest mit dem Kolben verbundene Kolbenstange
3 im Zylinderkopf 4 längs verschieblich geführt. Die auf der Seite der Kolbenstange
wirksame Kolbenfläche ergibt sich dann bei einem Kolbendurchmesser D und einem Kolbenstangendurchmesser
d zu (D2-d2) wohingegen die wirksame Kolbenfläche auf der
gegenüberliegenden Seite des Kolbens die Größe
hat. Der Kolben i ist daher als Stufen- oder Differentialkolben anzusprechen. Die
Aufhängung des Zylinders erfolgt über die Drehzapfen 5 und 6, in denen Längsbohrungen
7 für den Eintritt bzw. 8 für den Austritt -des Druckmittels vorgesehen- sind. Weitere
Kanäle 9 und io verbinden den Einlaß 7 mit der Ventilkammer ii des durch die Feder
12 belasteten Kugelventils 13, das vorn Kolbenboden her über den Stößel 1,4
zu öffnen ist. Die Ventilkammer i i steht über die Kanalöffnung 15 mit einer Querbohrung
des Zylinderbodens 16 in Verbindung, in der erfindungsgemäß drei über Stößel
17 und 18 zusammenwirkende Ventile 19, 20 und 21 angeordnet sind.
Von diesen sind die Ventile i9 und 20 als federbelastete Kugelventile, das Ventil
ei dagegen als Kegelventil ausgebildet. Der Verschlußkörper des letzteren und der
Stößel 18 sitzen unmittelbar am Schaftende 22 der Steuerspindel 23, deren Gewinde
24 ein Steilgewinde ohne Selbsthemmung ist. Der Stößel 17 ist längs verschieblich
mit Spiel zwischen den Ventilkugeln i9 und 20 geführt, so daß sich die Ventilkugeln
20 und i9 beim Einwärtsdrehen der Steuerspindel 23 nur nacheinander von ihren Sitzflächen
abheben können. Von der Ventilkammer des Kugelventils i9 zweigt eine Verbindungsleitung
25 zu einem Drosselventil 26 ab, von dem aus eine Rohrverbindung 27 nach dem Kopfende
4 des Zylinders führt. Weitere Bohrungen 28 bzw. 29 schließen den Flüssigkeitsstromkreis
zum bodenseitigen Zylinderraum bzw. zur Saugseite 8 der Preßpumpe. Dabei steht der
Kanal 29 über eine als Überdrucksicherung dienende enge Bohrung 30 in dauernder
Verbindung mit dem Arbeitsraum des Zylinders.
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Da alle zur Steuerung erforderlichen Bauelemente, d. h. die Steuerspindel,
die Ventile und sämtliche Verbindungsleitungen, im Bodenteil des Arbeitszylinders
untergebracht sind, ergibt sich ein sehr einfacher, raumsparender Aufbau unter gleichzeitiger
Verminderung des Gesamtgewichtes. Der Anschluß des Zylinders an die Preßpumpe erfordert
nur zwei Leitungen. Bei Benutzung einer gemeinsamen Pumpenanlage für Motorfahrzeug
und Anhänger werden daher nur zwei Kupplungen zwischen den Fahrzeugen gebraucht.
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Die Wirkungsweise des Erfindungsgegenstandes sei an Hand der Fig.
3 und 4 erläutert, die eine durch einen Arbeitszylinder zu betätigende Ladevorrichtung
für Lastkraftwagen zeigen. Als Lastenhubtisch dient die rückwärtige Klappe 31 des
Wagenkastens, an die die Stützhebelpaare 32 und 33 eines Gelenkvierecks angelenkt
sind. Die anderen Gelenkpunkte 34 und 35 sind drehbeweglich an das Fahrgestell36
angeschlossen (Gelenkpunkte 34) bzw. fest mit einer um die Lagerstellen 37 schwenkbaren
Welle 38 verbunden. Der mit letzterer
verkeilte Antriebshebel 39
ist von einem waagerecht angeordneten, um die Zapfen 5 schwenkbaren Arbeitszylinder
2 zu betätigen, wobei sich die Klappe 31 in ständig gleichbleibender waagerechter
Lage je nach Richtung der Kolbenbewegung zur Fahrbahn hin absenken oder wieder in
die Ausgangsstellung zurückbringen läßt.
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Fig. i zeigt den Arbeitskolben i des Zylinders 2 in der unteren Totlage.
Die Kolbenstange 3 ist vollständig eingefahren. Die Ladeklappe befindet sich infolgedessen
(vgl. Fig.3) in ihrer oberen Endstellung, beispielsweise zum Entladen des Wagenkastens
4o. Die Steuerspindel steht in der Nullstellung. In dieser ist das Kegelventil 21
geöffnet. Der Stößel 18 hat die Ventilkugel 2o von ihrem Sitz abgehoben, während
das Ventil i9 infolge des erfindungsgemäß vorgesehenen Axialsp,ieles des Stößels
17 noch unter Federdruck abschließt. Das Bodenventil 14 ist offen. Die Druckflüssigkeit
kann daher vom Einlaß 7 her über die Bohrungen 9 und io, die Ventilkammer 12, die
Öffnung 15 und das abgehobene Kugelventil 2o durch die Kanäle 29 und 8 nach der
Rücklaufleitung, d. h. der Saugseite der Preßpumpe hin, frei abströmen.
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Das oberhalb des Kolbens befindliche Drucköl hat dagegen keine Möglichkeit,
nach der Saugseite der Pumpe hin abzufließen, weil das Kugelventil i9 diesen Flüssigkeitsstromkreis
sperrt. Der Arbeitskolben i und die Ladeklappe bleiben daher auch bei laufender
Pumpe und bei Belastung der Klappe im Zustand der Ruhe.
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Um die Klappe nunmehr unter Last absenken zu können, wird die Steuerspindel
23 um einen geringen Betrag einwärts gedreht, so daß sie sich in Richtung des Pfeiles
41 vorschiebt. Dabei kommt der Stößel 17 gegen die Ventilkugel i9 zur Anlage und
hebt diese von ihrem Sitz ab. Jetzt sind also die Ventile i9, 2o, 21 und zunächst
auch noch das Bodenventil 13 geöffnet. Die vom Eigengewicht und der Last herrührende,
in Richtung des Pfeiles 42 auf die Kolbenstange 3 wirkende Zugkraft schiebt nun
das oberhalb des Kolbens befindliche Ölvolumen über die Verbindungsleitung 27, das
Drosselventil 26 und die offen stehendenVentilei9, 20, 21 nach der anderen Kolbenseite
bzw. in den Druckmittelkreislauf zurück. Die Senkgeschwindigkeit wird bei voller
Belastung so eingestellt, daß eine bestimmte Geschwindigkeit nicht überschritten
wird. Um die Ladeklappe in einer beliebigen Zwischenstellung, beispielsweise der
Niveauhöhe einer Laderampe, zum Stillstand zu bringen, ist es nur notwendig, die
Steuerspindel 23 in die Nullstellung gemäß Fig. i zurückzuschrauben.
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Soll die Ladebrücke dagegen im Leerzustand, d. h. ohne Last, abgesenkt
werden, so wird das Eigengewicht der Klappe im allgemeinen nicht ausreichen, um
sie rasch genug nach unten zü bringen. In diesem Fall wird die Steuerspindel 23
in Richtung des Pfeiles 41 völlig eingedreht, bis das Kegelventil 21 auf seiner
Sitzfläche abschließt. Das Drucköl verteilt sich nun auf zwei verschiedene Leitungszweige,
und zwar fließt es einmal über die offenen Ventile i9 und 20 und den Kanal 28 nach
der in der Zeichnung untenliegenden Kolbenseite und strömt andererseits von der
gegenüberliegenden Kolbenseite über die genannten Ventile und das Drosselventil
26 auf die Druckseite zurück. Es stehen demnach beide Kolbenflächen unter dem Preßdruck
der Pumpe. Auf Grund der verschieden großen wirksamen Kolbenflächen ergibt sich
ein Differenzdruck, der den Kolben 3 in Richtung des Pfeiles 42 vorschiebt, so daß
sich die Ladebrücke unter Druck absenkt. Ist der Kolben i gegen den Zylinderkopf
4 angelaufen, so steigt der Öldruck an und schiebt die Steuerspindel. 23, deren
Gewinde 24 erfindungsgemäß ohne Selbsthemmung ausgebildet ist, entgegen der Richtung
des Pfeiles 41 vor. Dabei öffnet der Ventilkegel 21 und gibt dem Druckmittel den
Rücklauf nach der Saugseite frei. Als zusätzliche Überdrucksicherung ist noch eine
ständig offene, im Durchmesser enge Bohrung vorgesehen, die das Auftreten schädlicher
Druckspitzen verhindert, für den Fall, daß durch Bedienungsfehler o. dgl. das Kegelventil
21 weiter in der Schließstellung festgehalten werden sollte.
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Das Heben der belasteten oder leeren Ladebrücke wird durch Herausschrauben
der Steuerspindel 23 entgegen der Richtung des Pfeiles 41 eingeleitet. Bei stillstehender
Pumpe sind nun sämtliche Ventile mit Ausnahme des Kegelventils 21 geschlossen. Wird
die Preßpumpe eingeschaltet, dann öffnet der Öldruck das Kugelventil i9. Die Druckflüssigkeit
strömt nun über das Drosselventil 26 und das Verbindungsrohr 27 gegen den in Nähe
des Zylinderdeckels 4 befindlichen Kolben und schiebt ihn gegen den Druck der Last
in Richtung des Pfeiles 43 vor. Das auf der gegenüberliegenden Kolbenseite vorhandene
Ölvolumen fließt über die Bohrungen 28, 29 und 8 in den Kreislauf zurück. Ist die
obere Endstellung der Ladeklappe erreicht, dann öffnet der Kolben i über den Stößel
14 das Kugelventil 13 und schaltet .damit die Preßpumpe auf Leerlauf. Das Druckmittel
fließt dabei vom Einlaß 7 über die Bohrungen 9 und io und das offene Bodenventil
nach der Kolbennut 44 und von dieser aus über die Kanäle 28 und 29 zur Saugseite
der Pumpe zurück. Das auf der gegenüberliegenden Kolbenseite befindliche Drucköl
wird durch das Rückschlagventil i9 am Abfließen gehindert. Die Ladebrücke bleibt
mithin in der oberen Endstellung stehen und kann in dieser beladen oder entladen
werden.