DE102004052269A1

DE102004052269A1 - Hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE102004052269A1
Application number: DE102004052269A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Koriyama Tousen; Kenji Koriyama Kanemaru; Tatsuya Koriyama Futami; Yoshiaki Koriyama Yamamoto
Original assignee: Komatsu Zenoah Co; Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2003-10-28
Filing date: 2004-10-27
Publication date: 2005-05-25
Also published as: GB2407623A; CN100373058C; JP4115918B2; CN1611799A; US7121089B2; GB0423958D0; KR20050040739A; JP2005133761A; US20050086934A1; GB2407623B

Abstract

Ein Akkumulator 30 umfaßt bei einem hydraulischen Zylinder 1, der eine stoßdämpfende Funktion aufweist und der wie gewünscht mittels des Akkumulators 30 angehalten werden kann, wobei der Akkumulator 30 innerhalb einer Kolbenstange 6 angeordnet ist, einen Akkumulatorkolben 33, der das Innere der Kolbenstange 6 in eine erste und eine zweite Kolbenstangenkammer unterteilt, und ein Gas 34, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer eingefüllt ist, sowie einen Akkumulatoranschluß, der mit der ersten Kolbenstangenkammer in Verbindung steht und über den das Arbeitsöl von außerhalb in die erste Kolbenstangenkammer strömt.

Description

Hintergrund der Erfindung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein einen hydraulischen Zylinder, der in Baumaschinen einsetzbar ist, wie etwa bei Baggerschaufeln oder Löffelbaggern oder Ausrüstungen, die mittels eines hydraulischen Drucks angetrieben werden, und betrifft insbesondere die Verbesserungen an einem hydraulischen Zylinder, der eine stoßdämpfende Funktion aufweist.
Herkömmliche hydraulische Zylinder werden in vielen unterschiedlichen Typen bei Baumaschinen eingesetzt, wie etwa bei einem Löffelbagger, um eine Arbeitsmaschine, wie etwa eine Fördereinrichtung, anzutreiben.
Der hydraulische Zylinder ist mit einer Zylinder- bzw. Kolbenstange versehen, die eine lineare und hin- und hergehende Bewegung ausführt, und zwar innerhalb eines Zylinders und mittels des hydraulischen Druckes eines Arbeitsöls.
Die Kolbenstange ist an einem Ende davon mit einem (Zylinder-) Kolben versehen, der in den Zylinder eingesetzt ist und das Innere des Zylinders ist in zwei Zylinder-Kammern durch den Kolben unterteilt.
Das Arbeitsöl wird unter Druck in eine der beiden Kammern eingeleitet, um die Kolbenstange linear in eine Ausschieberichtung zu bewegen, und wird in die andere Kammer unter Druck eingeleitet, um die Kolbenstange linear in eine Rückziehrichtung zu bewegen, wobei eine Arbeitsmaschine, wie etwa eine Fördereinrichtung, welche mit dem Ende der Kolbenstange verbunden ist, angetrieben wird und so betätigt wird.
Um die Bewegung der Arbeitsmaschine kontrollieren zu können, gibt es eine Möglichkeit den hydraulischen Zylinder anzuhalten und die Weiterleitung des Arbeitsöls, welches sich unter Druck befindet, in die Kammer(n) durch ein Steuerventil zu unterbinden, wobei die lineare Bewegung der Kolbenstange vorübergehend angehalten wird.
Bei einer solchen Gelegenheit, falls die Zufuhr des unter Druck stehenden Arbeitsöls zu der Kammer plötzlich angehalten wird, sammelt sich das Arbeitsöl in der Kammer und wird durch eine Trägheitskraft der Kolbenstange komprimiert. Infolge der Inkompressibilität des Arbeitsöls, erzeugt das in der Kammer angesammelte Arbeitsöl einen hohen Widerstand, so dass die Kolbenstange plötzlich stoppt. Im Ergebnis erfährt der Zylinder selbst einen starken Schlag, wodurch starke Vibrationen und Geräusche in der Ausrüstung erzeugt werden, in der der hydraulische Zylinder eingesetzt wird.

In der Japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 49-104075 ist eine Konfiguration beschrieben, bei der ein Akkumulator, der eine stoßdämpfende Wir kung aufweist, einen Akkumulatorkolben und eine Schraubenfeder aufweist, wobei die Schraubenfeder den Akkumulatorkolben abstützt, die in einer Kolbenstange angeordnet ist, und wobei die beiden Seiten des Akkumulatorkolbens ständig mit zugehörigen und jeweiligen Zylinderkammern in Verbindung gehalten werden.

In Übereinstimmung mit der Offenbarung des hydraulischen Zylinders nach der Japanischen Patentanmeldung, mit der Veröffentlichungsnummer 49-104075, falls das Arbeitsöl unter Druck in die Kammer eingeleitet wird und plötzlich angehalten wird, um die Betätigung der Kolbenstange anzuhalten, wird das Arbeitsöl, welches sich in der Kammer angesammelt hat, durch eine Trägheitskraft des Kolbens, der mit der Kolbenstange verbunden ist, komprimiert. Das Arbeitsöl bzw. -fluid, welches in der Kammer komprimiert ist bzw. unter Druck gesetzt wird, strömt zum Teil über die Seite des Akkumulatorkolbens ab, und die Schraubenfeder wird entsprechend beaufschlagt, entweder sich auszudehnen oder zusammen zu ziehen, nämlich mittels des Drucks des über den Akkumulatorkolben abgeleiteten Teils des Arbeitsöls. Der Druck des Arbeitsöls in der Kammer wird nach und nach durch die dämpfende Funktion der Schraubenfeder absorbiert, die sich ausdehnt oder zusammen zieht, und zwar mittels des hydraulischen Druckes des abgeleiteten bzw. freigesetzten Arbeitsöls, bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem Druck und der Schraubenfeder einstellt. Auf diese Art und Weise wird ein Schlag oder Stoß, der in dem Zylinder erzeugt wird, reduziert.

Anzumerken ist noch, dass bei einem herkömmlichen hydraulischen Zylinder, der den Akkumulator aufweist, der die stoßdämpfende Funktion besitzt, der an der Kolbenstange angeordnet ist, wie es in der Japanischen Patentanmeldung, Veröffentlichungsnummer 49-104075 beschrieben ist, der Akkumulator durch einen Akkumulatorkolben und eine Schraubenfeder ausgebildet ist, die den Akkumulatorkolben stützt, und dass beide Seiten des Akkumulatorkolbens in Verbindung mit den jeweiligen Kammern gehalten werden, nämlich mittels Öldurchtritten, so dass die stoßdämpfende Wirkung bzw. Funktion konstant auf den hydraulischen Zylinder einwirkt.

Deshalb wird bei einem herkömmlichen hydraulischen Zylinder, wenn die Kolbenstange plötzlich angehalten wird, um die Arbeitsmaschine schnell an einer bestimmten Position anzuhalten, die Kolbenstange weiterhin vibrieren, nämlich bis der hy draulische Druck in der Kammer und der Druck der Feder des Akkumulators ausgeglichen sind bzw. sich miteinander im Gleichgewicht befinden, und zwar durch die stoßdämpfende Wirkung des Akkumulators, der seine Wirkung fortsetzt. Somit weist der herkömmliche hydraulische Zylinder einen Nachteil auf, dass die Arbeitsmaschine, wie etwa eine Fördereinrichtung bzw. eine Schaufel, nicht angehalten und schnell an einer bestimmten Position positioniert werden kann, indem man plötzlich die Kolbenstange anhält.

Zusammenfassung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung wurde angesichts der oben erläuterten Umstände gemacht und schafft einen hydraulischen Zylinder, der frei betätigt werden kann und der eine stoßdämpfende Funktion eines Akkumulators, der in einer Kolbenstange angeordnet ist, anhalten kann.

Um die oben erwähnten Probleme zu lösen, ist die vorliegende Erfindung auf einen hydraulischen Zylinder ausgerichtet, der einen Akkumulator hat, der innerhalb der Kolbenstange angeordnet ist, wobei der Akkumulator mit zumindest einem Akkumulatorkolben versehen ist, der in die Kolbenstange eingesetzt ist und das Innere der Kolbenstange in eine erste und eine zweite Kolbenstangen-Kammer unterteilt; sowie Gas, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer eingeleitet wird; und einen Akkumulatoranschluß, der mit der ersten Kolbenstangenkammer in Verbindung steht, um Arbeitsöl von außerhalb des hydraulischen Zylinders in die erste Kolbenstangenkammer einzuleiten.

Mit der oben beschriebenen Ausführungsform des hydraulischen Zylinders, falls die stoßdämpfende Wirkung bzw. Funktion ausgeführt wird, um die Betätigung der Kolbenstange anzuhalten, wird das Arbeitsöl, welches durch den Kolben komprimiert wird, von außerhalb des hydraulischen Zylinders zu der ersten Kolbenstangenkammer des Akkumulators über den Akkumulatoranschluß eingeleitet. Somit wird die stoßdämpfende Funktion aktiviert, indem der Druck des Arbeitsöls nach und nach absorbiert wird, bis der Druck des Arbeitsöls, welches auf den Akkumulatorkolben einwirkt, mit dem Druck des Gases im Gleichgewicht steht, welches hermetisch (ab gedichtet) in die zweite Kolbenstangenkammer eingeleitet wird. Um die stoßdämpfende Wirkung nicht auszuführen, wird verhindert, dass das Arbeitsöl, welches durch den Kolben komprimiert wird, in den Akkumulatoranschluß eingeleitet wird.

Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die EIN/AUS-Kontrolle der stoßdämpfenden Wirkung des Akkumulators des hydraulischen Zylinders durch eine einfache Struktur verwirklicht werden, wobei Vibrationen und Geräusche in der Ausrüstung, die den hydraulischen Zylinder verwendet, reduziert werden können. Ebenso schafft die vorliegende Erfindung Ausrüstungen bzw. Gerätschaften, die einen hoch zuverlässigen hydraulischen Zylinder verwenden, indem verhindert wird, dass Dichtungen brechen, Öl-Leckage oder eine Verformung von Leitungen oder ähnliches in dem hydraulischen Kreis auftritt, der den hydraulischen Zylinder umfasst.

Die Erfindung weist zur Lösung der Aufgabe/Probleme die im Patentanspruch 1, 2 oder 4 angegebenen Merkmale auf. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Die vorstehende Aufgabe, die Merkmale und Vorteile nach der vorliegenden Erfindung können unter Berücksichtigung der folgenden, detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung und unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen besser verstanden werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen in:

1 eine schematische Querschnittansicht eines hydraulischen Zylinders nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

2 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein normaler Betriebszustand gezeigt ist;

3 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein normaler Betriebszustand gezeigt ist;

4 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem eine stoßdämpfende Wirkung des hydraulischen Zylinders aktiviert ist;

5 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem eine stoßdämpfende Wirkung des hydraulischen Zylinders aktiviert ist;

6 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem eine stoßdämpfende Wirkung des hydraulischen Zylinders aktiviert ist;

7 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem eine stoßdämpfende Wirkung des hydraulischen Zylinders aktiviert ist;

8 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem eine stoßdämpfende Wirkung des hydraulischen Zylinders aktiviert ist;

9 eine schematische Querschnittansicht des hydraulischen Zylinders nach dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei ein Zustand gezeigt ist, in dem eine stoßdämpfende Wirkung des hydraulischen Zylinders aktiviert ist; und

10 eine schematische Querschnittansicht eines hydraulischen Zylinders nach einer weiteren, anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Die Ausführungsformen des hydraulischen Zylinders nach der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen im Detail beschrieben werden.

In der 1 ist eine schematische Querschnittansicht eines hydraulischen Zylinders 1 nach einer Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Der hydraulische Zylinder 1 umfasst einen Zylinder 2, einen Kolben 5, der in den Zylinder 2 eingeführt ist, und der den Zylinder 2 in eine erste (Zylinder-) Kammer 3 und in eine zweite (Zylinder-) Kammer 4 unterteilt, und eine Kolbenstange 6, an deren einem Ende der Kolben 5 befestigt ist. Am rechten Ende des Zylinders 2 und am linken Ende der Kolbenstange 6 sind ein Stangenkopf 7 und ein Zylinderkopf 8 angeordnet, von denen jeder eine Öffnung aufweist, um dort eine Ausrüstung zu befestigen, wie etwa eine Arbeitsmaschine, die dort fixiert wird.
Die Kolbenstange 6 weist eine konzentrische dreifache Röhrenstruktur auf, wobei ein erstes Führungsrohr 10 mit einem kleinen Durchmesser, ein zweites Führungsrohr 11, mit einem mittleren Durchmesser, welches das erste Führungsrohr 10 umgibt, und ein drittes Führungsrohr 12 vorgesehen sind, welches einen großen Durchmesser aufweist, um das zweite Führungsrohr 11 zu umschließen.
Unter den ersten bis dritten Führungsrohren 10, 11 und 12 ist das rechte Ende des ersten Führungsrohres 10 mit der zweiten Kammer 4 verbunden, und sein linkes Ende steht mit einem kopfseitigen Anschluß 20 in Verbindung, der in dem Stangenkopf 7 ausgebildet ist.
Das zweite Führungsrohr 11 weist ein rechtes Ende auf, welches mit der ersten Kammer 3 in Verbindung steht, und zwar mittels einer Öffnung 5a, die in dem Kolben 5 ausgebildet ist, und sein linkes Ende steht mit einem Anschluß 21 an der Unterseite in Verbindung, der in dem Stangenkopf 7 ausgebildet ist.
Ein Akkumulator 30 weist eine stoßdämpfende Funktion auf, die eine wesentliche Komponente der vorliegenden Erfindung ist, wobei der Akkumulator 30 in dem dritten Führungsrohr 12 angeordnet ist, welches den größten Durchmesser aufweist.
Der Akkumulator 30 umfasst einen Akkumulatorkolben 33, der in das dritte Führungsrohr 12 eingesetzt ist und der das dritte Führungsrohr 12 in eine erste Kolbenstangenkammer 31 und in eine zweite Kolbenstangenkammer 32 unterteilt, sowie ein Druckgas 34, welches in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingefüllt ist und einen Akkumulatoranschluß 22, der in dem Stangenkopf 7 ausgebildet ist und mit der ersten Kolbenstangenkammer 31 in Verbindung steht.
Der kopfseitige Anschluß 20, der Anschluß 21 an der Unterseite und der Akkumulatoranschluß 22 sind benachbart zueinander in der Position an dem Stangenkopf 7 ausgebildet.
Die Wirkung des hydraulischen Zylinders 1 wird nun beschrieben werden und auch der Aufbau wird mit weiteren Einzelheiten erläutert werden.
Unter Bezugnahme auf die 2, wenn die Kolbenstange 6 in einem normalen Betrieb ausgefahren wird, wird ein Arbeitsöl A unter Druck von dem kopfseitigen Anschluß 20 in das erste Führungsrohr 10 eingeleitet, indem eine funktionierende Ölzufuhreinrichtung (nicht dargestellt) eingesetzt wird, die einen hydraulischen Motor, ein Kontrollventil, etc. umfaßt, wodurch die zweite (Zylinder-) Kammer 4 mit dem Arbeitsöl gefüllt wird. Somit wird die Kolbenstange 6 mittels des Kolbens 5 ausgefahren, wie es durch den Pfeil B dargestellt ist. Um die Kolbenstange 6 auszufahren, strömt das Arbeitsöl, welches in die erste Kammer 3 eingeleitet wird, in das zweite Führungsrohr 11 strömt, nämlich durch die Öffnung 5a, und das Arbeitsöl, welches in das zweite Führungsrohr 11 strömte, wird über den bodenseitigen Anschluß 21 abgeführt, wie es durch den Pfeil C dargestellt ist.
Auf der anderen Seite, unter Bezugnahme auf die 3, wenn die Kolbenstange 6 eingefahren wird, während eines normalen Betriebes, wird das Arbeitsöl unter Druck von dem bodenseitigen Anschluß 21 in das zweite Führungsrohr 11 geleitet, wodurch das Arbeitsöl in die erste (Zylinder-) Kammer 3 durch die Öffnung 5a eingeleitet bzw. eingefüllt wird. Somit wird die Kolbenstange eingefahren, nämlich mittels des Kolbens 5, wie es durch den Pfeil B angedeutet ist. Um die Kolbenstange 6 zurück zu fahren, strömt das Arbeitsöl, welches in die zweite Kammer 4 eingeleitet wird, in die erste Führungskammer 10, und das Arbeitsöl, welches in das erste Führungsrohr 10 strömte, wird über den kopfseitigen Anschluß 20 ausgeleitet, wie es durch den Pfeil C angedeutet ist.
Im folgenden wird eine Betriebsweise erläutert, um die Kolbenstange 6 an einer gewünschten Position anzuhalten, wobei die Kolbenstange 6 während eines normalen Betriebs bewegt wird und beispielsweise ausgefahren wird.
Für den Fall, dass ein Einströmen des Arbeitsöls A und ein Ausströmen des Arbeitsöls C, wie in der 2 gezeigt, angehalten wird, beispielsweise mittels eines Kontrollventils, passiert folgendes.
Das Arbeitsöl, welches sich in der ersten Kammer 3 angesammelt hat, wird durch die Trägheitskraft des Kolbens 5 komprimiert. Zu diesem Zeitpunkt wirkt das Arbeitsöl, welches in der Kammer 3 angesammelt ist, als ein großer Widerstand, da das Arbeitsöl nicht kompressibel ist, welches sich in der Kammer 3 befindet. Dann wird die Kolbenstange 6 plötzlich angehalten, um an einer gewünschten Position präzise angehalten zu werden. Für diesen Fall gibt es natürlich die Möglichkeit, dass der Zylinder selbst einen starken Stoß verursacht, da der hydraulische Zylinder die gleiche Funktion wie zuvor hat.
Zum Beispiel, wenn die Kolbenstange 6 an einer gewünschten Position plötzlich angehalten werden soll, während diese zurück gefahren wird während eines normalen Betriebes, so werden der Zufluß des Arbeitsöls A und das Ausströmen des Arbeitsöls C, wie in der 3 gezeigt, beispielsweise mittels des Kontrollventils angehalten.
Dann wird das Arbeitsöl, welches in der zweiten Kammer 4 angesammelt ist, durch die Trägheitskraft des Kolbens 5 komprimiert, wobei dieses Arbeitsöl, welches sich in der zweiten Kammer 5 befindet als ein großer Widerstand wirkt, da das Arbeitsöl, welches sich in der zweiten Kammer befindet nicht kompressibel ist, und die Kolbenstange 6 wird plötzlich an einer gewünschten Position präzise angehalten. Es gibt natürlich die Möglichkeit, dass der Zylinder selbst einen starken Stoß verursacht, da der hydraulische Zylinder die gleiche Funktion hat wie der herkömmliche hydraulische Zylinder.
Als Beispiel für den oben geschilderten Fall, in dem es erforderlich ist, die Kolbenstange 6 an einer gewünschten Position schnell anzuhalten, gibt es einen Fall, bei dem eine Arbeitsmaschine, wie etwa ein Löffelbagger oder eine Schaufel, die mit der Kolbenstange verbunden sind, schnell und präzise auf dem Boden positioniert werden muss, um eine Bodenausrichtarbeit durch eine Baumaschine ausführen zu können.
Die oben erwähnte stoßdämpfende Funktion, unter Benutzung des Akkumulators 30 des hydraulischen Zylinders 1 nach der vorliegenden Ausführungsform wird nun beschrieben.
Wie es in der 2 gezeigt ist, wenn die Kolbenstange 6, die ausgefahren wird, angehalten wird und nicht mehr an der Unterseite des Zylinders 2 bewegt wird, nämlich durch die stoßdämpfende Funktion des Akkumulators 30, so wird ein Kontrollventil oder etwas ähnliches (nicht dargestellt) benutzt, um die Zufuhr des Arbeitsöls A anzuhalten, welches unter Druck über den kopfseitigen Anschluß 20 in das erste Führungsrohr 10 eingeleitet wird, wie es in der 4 gezeigt ist. Zu der gleichen zeit werden der unterseitige Anschluß 21 und der Akkumulatoranschluß 22 miteinander verbunden, um das Arbeitsöl C der ersten Kammer 3, welches aus dem unterseitigen Anschluß 21 in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 einzuleiten.
Somit, wenn das Arbeitsöl C der ersten (Zylinder-) Kammer 3, welches aus dem unterseitigen Anschluß 21 strömt, in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 eingeleitet wird, wird der Akkumulatorkolben 33 durch den Druck des Arbeitsöls C weg gedrückt, welches durch den (Zylinder-) Kolben 5 komprimiert wird, wie es in der 5 gezeigt ist, und der Druck F wird nach und nach abgebaut, bis der Druck F mit dem Druck G im Gleichgewicht steht, der durch das kompressive Gas 34, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingeleitet wird, aufgebaut wird, wobei der Akkumulatorkolben 33 dazwischen angeordnet ist.
Somit wird durch den Einsatz des Akkumulators 30 die dämpfende Funktion des Akkumulators 30, der die Kompressibilität des Gases 34 ausnutzt, benutzt, um Stöße zu absorbieren, die erzeugt werden, wenn die Kolbenstange plötzlich angehalten wird, während diese ausgefahren wird.
Auf ähnliche Art und Weise, wenn die Bewegung der Kolbenstange 6 auf der Kopfseite des Zylinders 2 angehalten werden soll, indem die stoßdämpfende Funktion des Akkumulators 30 benutzt werden soll, wenn die Kolbenstange 6 zurück bzw. eingefahren wird, so wird ein Kontrollventil oder etwas ähnliches (nicht dargestellt) benutzt, um die Zufuhr des Arbeitsöls A bzw. Betriebsfluids anzuhalten, welches unter Druck von dem unterseitigen Anschluß 21 in das zweite Führungsrohr 11 eingeleitet wird, wie es in der 6 gezeigt ist. Zur gleichen Zeit, werden der kopfseitige Anschluß 20 und der Akkumulatoranschluß 22 in Verbindung gebracht, um das Arbeitsöl C aus der zweiten (Zylinder-) Kammer 4, welches über den kopfseitigen Anschluß 20 ausströmt, in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 einzuleiten.
Wenn das Arbeitsöl C, welches in die zweite (Zylinder-) Kammer 4 eingefüllt ist und über den kopfseitigen Anschluß 20 ausströmt, in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 eingeleitet ist, so wird der Druck des Arbeitsöls C nach und nach verringert, bis der Druck F des Arbeitsöls C, welches durch den Kolben 5 komprimiert wird und der Druck G des Gases 34, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingeleitet ist, ausgeglichen sind, wobei sich der Akkumulatorkolben 33 dazwischen befindet, wie es in der 7 gezeigt ist. Ein Stoß, der erzeugt wird, wenn die Kolbenstange 6 plötzlich zu der Zeit des Zurückfahrens angehalten wird, kann durch die stoßdämpfende Funktion unter Einsatz der Kompressibilität des Gases 34 absorbiert werden.
Bei der obigen Beschreibung wurde die stoßdämpfende Funktion des arbeitenden bzw. wirkenden Akkumulators 30, wenn der Kolben 5 an der Kopfseite oder der Unterseite des Kolbens 5 in dem Zylinder 2 angehalten worden ist, ausführlich be schrieben. Bei dem hydraulischen Zylinder 1 nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch die stoßdämpfende Wirkung des Akkumulators 30 ebenso aktiviert werden, wenn der Kolben 5 in dem Zylinder 2 an einer gewünschten Position zwischen den Kopfseite und der Unterseite des Kolbens 5 angehalten wird.
Insbesondere, wenn zum Beispiel die Kolbenstange 6 zurück bzw. eingefahren wird und an einer gewünschten Position angehalten wird, wie es in der 3 gezeigt ist, und wenn die stoßdämpfende Funktion des Akkumulators 30 zu dieser Zeit aktiviert ist, wird ein Kontrollventil oder etwas ähnliches (nicht dargestellt) benutzt, um die Zufuhr des Arbeitsöls A anzuhalten, welches unter Druck von dem unterseitigen Anschluß 21 in das zweite Führungsrohr 11 geleitet wird, wie es in der 8 gezeigt ist, und zur gleichen Zeit werden der kopfseitige Anschluß 20 und der Akkumulatoranschluß 22 miteinander verbunden, um das Arbeitsöl C, welches aus dem kopfseitigen Anschluß 20 strömt, in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 zu leiten.
Somit wird, wenn das Arbeitsöl C der zweiten Kammer 4, welches aus dem kopfseitigen Anschluß 20 ausströmt und in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 geleitet wird, der Akkumulatorkolben 33 weg gedrückt, nämlich durch den Druck des Arbeitsfluids C, welches durch den (Zylinder-) Kolben 5 komprimiert wird, wie es in der 9 gezeigt ist. Der Druck F wird nach und nach abgebaut, bevor der Druck F und der Druck G, der durch das kompressive Gas 34 bewirkt ist, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingeleitet ist, gegenseitig ins Gleichgewicht gebracht sind, wobei der Akkumulatorkolben 33 dazwischen angeordnet ist.
Deshalb kann, wenn der Akkumulator 30 eingesetzt wird, ein Stoß, der erzeugt wird, wenn der Kolben 5 an einer gewünschten Position zwischen der Kopfseite und der Unterseite des Kolbens 5 in dem Zylinder 2 angehalten wird, auch auf die gleiche Art und Weise durch die dämpfende Wirkung bzw. Funktion des Akkumulators 30 absorbiert werden, indem die Kompressibilität des Gases 34 ausgenutzt wird.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform, nachdem das Gas 34, welches den Akkumulator 30 des hydraulischen Zylinders 1 ausbildet, hermetisch in die erste Kolbenstangenkammer 32 eingefüllt bzw. eingeleitet worden ist, kann die dämpfende Funktion nicht durch Austausch des Gases 34 geändert werden und der Gasladedruck oder eine entsprechende Eigenschaft des Gases 34 kann nicht verändert werden, ohne den hydraulischen Zylinder 1 selbst zu demontieren.
Jedoch kann durch eine einfache Konstruktionsänderung, nämlich die Benutzung eines vierten Rohres, welches einen größeren Durchmesser aufweist, um das dritte Führungsrohr 12 zu umfassen bzw. zu umgeben, der Austausch des Gases, welches hermetisch in die erste Kolbenstangenkammer 32 eingeleitet ist und/oder die einfache Änderung des Gasladedrucks oder einer entsprechenden Eigenschaft einfach verwirklicht werden.
Die 10 zeigt eine schematische Querschnittansicht eines hydraulischen Zylinders 40, gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Austausch der Gases 34, welches hermetisch in die erste Kolbenstangenkammer 32 eingeleitet wird und die einfache Änderung des Gasladungsdrucks oder einer entsprechenden Eigenschaft des Gases 34 einfach auszuführen ist. In der 10 sind die gleichen Bezugszeichen verwendet, wie für die gleichen Teile in der 1 verwendet.
Die Kolbenstange 6 des hydraulischen Zylinders 40 weist eine konzentrische vierfache Rohrstruktur auf, mit einem ersten Führungsrohr 10, welches einen kleinen Durchmesser hat, mit einem zweiten Führungsrohr 11, welches eine mittleren Durchmesser hat und das erste Führungsrohr 10 umgibt, und mit einem dritten Führungsrohr 12, welches einen großen Durchmesser hat und das zweite Führungsrohr 11 umgibt, sowie ein viertes Führungsrohr 41 vorgesehen ist, welches einen größeren Durchmesser hat und welches das dritte Führungsrohr 12 umgibt, das einen großen Durchmesser hat.
In der Kolbenstange 6 des hydraulischen Zylinders 40 ist die zweite Kolbenstangenkammer 32 durch den Akkumulatorkolben 33 unterteilt und mit einem kompressiven Gas 34 gefüllt, wobei die zweite Kolbenstangenkammer 32 mit dem vierten Führungsrohr 41 über eine Öffnung 42 in Verbindung steht, die in dem dritten Führungsrohr 12 ausgebildet ist, und das Innere des vierten Führungsrohres 41 steht mit einem Anschluß 44 für die Gaszufuhr in Verbindung, der in dem Stangenkopf 7 ausgebildet ist.
Deshalb steht, da die Kolbenstange 6 die oben beschriebene konzentrische vierfache Rohrstruktur aufweist, der Anschluß 44 für die Gaszufuhr mit der zweiten Kolbenstangenkammer 32 in Verbindung, die mit dem kompressiven Gas 34 gefüllt ist, und zwar über das vierte Führungsrohr 41 und die Öffnung 42.
Indem das Gas 34 in die zweite Kolbenstangenkammer 32 mittels des Anschlusses 44 für die Gaszufuhr eingeleitet wird, kann der Austausch des Gases 34 über das Befüllen der zweiten Kolbenstangenkammer 32 erfolgen und die Änderung des Gasladedruckes oder einer entsprechenden Eigenschaft des Gases 34 kann einfach von außerhalb des hydraulischen Zylinders 40 erfolgen.
Dementsprechend kann der Gasladedruck des Gases 34, welches in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingeleitet wird, einfach von außerhalb des hydraulischen Zylinders 40 geändert werden, und die dämpfende Funktion des Akkumulators 30 kann wie gewünscht verändert werden, entsprechend der stoßdämpfenden Funktion der geforderten Arbeitsmaschine.
Der Anschluß 44 für die Gaszufuhr wird nach dem Befüllen mit dem Gas 34 dicht verschlossen.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind der kopfseitige Anschluß 20, der unterseitige Anschluß 21, der Akkumulatoranschluß 22 und der Anschluß 44 für die Gaszufuhr gemeinsam und nebeneinander liegend angeordnet, im Bereich des Stangenkopfes 7, so dass es ziemlich einfach ist, das Kontrollventil zur (An-) Steuerung anzuschließen, um auf unterschiedliche Arten und Weisen die Steuerung auszuführen und um die einzelnen Anschlüsse durch den Einlaß/Auslaß des Arbeitsöls zu steuern.
Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird der Akkumulator 30 nur für die stoßdämpfende Funktion des hydraulischen Zylinders 1 benutzt. Der Akkumulator 30 kann als ein einzelner Akkumulator in dem hydraulischen Kreis (-lauf) benutzt werden, der als ein einzelner Akkumulator für die Verhinderung des Pulsierens des hydraulischen Druckes in dem hydraulischen Kreis als eigentlichen Zweck dient, so dass der hydraulische Kreis klein, einfach und kompakt baut.
Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen wurden die hydraulischen Zylinder 1, 40 hauptsächlich mit Bezug zu der stoßdämpfenden Funktion des Akkumulators 30 beschrieben. Der Akkumulator 30 des hydraulischen Zylinders 1 oder 40 nach der vorliegenden Erfindung kann nicht nur die stoßdämpfende Funktion ausführen, sondern auch die Dämpferfunktion, wenn die hydraulischen Zylinder 1 oder 40 angehalten werden.
Insbesondere bei einer Baumaschine, wie etwa einem Radlader, wird die Schaufel durch den hydraulischen Zylinder angetrieben, um Erde und Sand in die Schaufel einzuladen, wobei der hydraulische Zylinder angehalten wird, um ihn in einen Haltezustand zu versetzen.
Danach, wenn die Baumaschine sich bewegt, wobei Erde und Sand in der Schaufel geladen sind, empfängt er Stöße und Vibrationen, da die Wellen, Erhebungen oder ähnliches auf der Fahrbahn diese verursachen.
Im Ergebnis kann die Erde oder der Sand, der in der Schaufel geladen ist, aus der Schaufel heraus fallen.
Um dies zu verhindern, ist bei einem herkömmlichen hydraulischen Zylinder der Akkumulator mit dem hydraulischen Zylinder verbunden, unabhängig von dem hydraulischen Kreis für den Zylinder der Schaufel, der den hydraulischen Zylinder mit Arbeitsöl versorgt, um so die Stöße zu absorbieren oder zu reduzieren, die auf das Fahrzeug einwirken, nämlich durch die Kompressibilität des Gases, welches in den Akkumulator eingefüllt ist.
Der Akkumulator 30 für die hydraulischen Zylinder 1, 40 nach der vorliegenden Erfindung kann selbstverständlich die Dämpferfunktion aktivieren, wenn wie oben beschrieben der Zylinder (an-) gehalten wird.
Wie es in der 9 gezeigt ist, falls ein Stoß auf den hydraulischen Zylinder 1 einwirkt, wenn er gehalten wird und die Kolbenstange angehalten ist, wird ein Druck auf das Arbeitsöl C aufgebracht, wenn sich der Kolben 5, der an der Kolbenstange fixiert ist, bewegt. Und der Akkumulatorkolben 33 wird durch den Druck weg gedrückt. Der Druck F reduziert sich nach und nach, bevor der Druck F und der Druck G des kompressiven Gases 34, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingeladen ist, sich gegenseitig ausgleichen, wobei der Akkumulatorkolben 33 dazwischen angeordnet ist.
Deshalb kann der Akkumulator 30 für die hydraulischen Zylinder 1 und 40 nach der vorliegenden Erfindung die Dämpferfunktion zu der Zeit erreichen, wenn der Zylinder gehalten wird, wie oben beschrieben, und der Akkumulator 30 ist innerhalb der Kolbenstange 6 angeordnet, so dass die Dämpferfunktion zu der Zeit des Haltens des Zylinders kompakt gehalten werden kann, verglichen mit der herkömmlichen Verbindung des Akkumulators, unabhängig von dem hydraulischen Kreis des Zylinders der Schaufel, um das Arbeitsöl dem hydraulischen Zylinder zuzuführen.
Die hydraulischen Zylinder 1 und 40 nach der vorliegenden Erfindung sind so aufgebaut, dass, wenn die Kolbenstange 6 unter dem eigenen Gewicht frei nach unten fällt oder unter geladenem Gewicht in einer Richtung verlagert wird, in der der hydraulische Zylinder 1 oder 40 sich zusammen zieht, der kopfseitige Anschluß 20 und der Akkumulatoranschluß 22 miteinander verbunden werden, wie es in der 7 gezeigt ist, um das Arbeitsöl C der zweiten (Zylinder-) Kammer 4, welches aus dem kopfseitigen Anschluß 20 strömt, in die erste Kolbenstangenkammer 31 des Akkumulators 30 zu leiten, so dass das kompressive Gas 34, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer 32 eingefüllt ist, unter Druck gesetzt wird und in dem Akkumulator 30 angesammelt wird. Mit einem solchen Aufbau, wenn die Kolbenstange 6 des hydraulischen Zylinders 1 ausgefahren wird, wird der Druck, der sich in dem Akkumulator 30 aufgebaut bzw. angesammelt hat, übertragen an und abgegeben über das Arbeitsöl C von der zweiten Kolbenstangenkammer 4. Die akkumulierte Energie wird benutzt, um die Kolbenstange 6 des hydraulischen Zylinders 1 einfach auszufahren. Somit kann die Energie, die in dem Akkumulator 30 angesammelt ist, wieder verwendet werden und damit Energie eingespart werden. Die Wiederverwrendung der Energie, die in dem Akkumulator 30 angesammelt ist, ist sehr effektiv, wenn die hydraulischen Zylinder 1 und 40 nach der vorliegenden Erfindung insbesondere bei einem Gabelstapler oder einem Luftfahrzeug zum Arbeiten in großer Höhe eingesetzt wird.
Kurz zusammengefaßt, umfaßt bei einem hydraulischen Zylinder, der eine stoßdämpfende Funktion aufweist und der wie gewünscht mittels eines Akkumulators angehalten werden kann, der Akkumulator, der innerhalb einer Kolbenstange angeordnet ist, einen Akkumulatorkolben, der das Innere der Kolbenstange in eine erste und eine zweite Kolbenstangenkammer unterteilt, und ein Gas, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer eingefüllt ist, sowie einen Akkumulatoranschluß, der mit der ersten Kolbenstangenkammer in Verbindung steht und über den das Arbeitsöl von außerhalb in die erste Kolbenstangenkammer strömt.
Hinsichtlich vorstehend im einzelnen nicht näher erläuterter Merkmale der Erfindung wird in übrigen ausdrücklich auf die Patentansprüche und die Zeichnungen verwiesen.

Claims

Hydraulischer Zylinder, mit einem Akkumulator, der in einer Kolbenstange angeordnet ist, wobei der Akkumulator umfasst: einen Akkumulatorkolben, der in der Kolbenstange angeordnet ist und der ein Inneres der Kolbenstange in eine erste Kolbenstangenkammer und in eine zweite Kolbenstangenkammer unterteilt; ein Gas, welches hermetisch in die zweite Kolbenstangenkammer eingefüllt ist; und einen Akkumulatoranschluß, der mit der ersten Kolbenstangenkammer in Verbindung steht und der es erlaubt, dass ein Arbeitsöl, welches von außerhalb des hydraulischen Zylinders zugeführt wird, in die erste Kolbenstangenkammer einzuströmen.
Hydraulischer Zylinder mit: einem Zylinderkolben, der in einem Zylinder angeordnet ist und der den Zylinder in eine erste Zylinderkammer und in eine zweite Zylinderkammer unterteilt; und einer Kolbenstange, an der der Zylinderkolben an einem Ende davon fixiert ist und mit einem Stangenkopf, der an dem anderen Ende der Kolbenstange fixiert ist, wobei: die Kolbenstange einen konzentrisch angeordneten dreifachen röhrenförmigen Aufbau aufweist, mit einem ersten Führungsrohr, mit einem zweiten Führungsrohr, welches das erste Führungsrohr umgibt, und mit einem dritten Führungsrohr, welches das zweite Führungsrohr umgibt; wobei das erste Führungsrohr ein Ende aufweist, welches mit der zweiten Zylinderkammer in Verbindung steht, und ein weiteres Ende aufweist, welches mit einem kopfseitigen Anschluß in Verbindung steht, der im Stangenkopf ausgebildet ist, und wobei das zweite Führungsrohr ein Ende aufweist, welches mit der ersten Zylinderkammer in Verbindung steht, und ein weiteres Ende aufweist, welches mit einem unterseitigen Anschluß in Verbindung steht, der im Stangenkopf ausgebildet ist; und wobei das dritte Führungsrohr in einem Inneren davon einen Akkumulator aufweist, der einen Akkumulatorkolben umfaßt, der in dem dritten Führungsrohr angeordnet ist und der das Innere des dritten Führungsrohres in eine erste Kolbenstangenkammer und in einer zweite Kolbenstangenkammer aufteilt, sowie ein kompressives Gas vorgesehen ist, welches in die zweite Kolbenstangenkammer eingefüllt ist, und einen Akkumulatoranschluß hat, der in dem Stangenkopf ausgebildet ist, und der mit der ersten Kolbenstangenkammer in Verbindung steht.
Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 2, wobei der kopfseitige Anschluß, der unterseitige Anschluß und der Akkumulatoranschluß in jeweils relativ zueinander benachbarten Positionen an dem Stangenkopf vorgesehen sind.
Hydraulischer Zylinder mit: einem Zylinderkolben, der in einem Zylinder angeordnet ist und der den Zylinder in eine erste Zylinderkammer und in eine zweite Zylinderkammer unterteilt; und einer Kolbenstange, an der der Zylinderkolben an einem Ende davon fixiert ist und mit einem Stangenkopf, der an dem anderen Ende der Kolbenstange fixiert ist, wobei: die Kolbenstange einen konzentrisch angeordneten dreifachen röhrenförmigen Aufbau aufweist, mit einem ersten Führungsrohr, mit einem zweiten Führungsrohr, welches das erste Führungsrohr umgibt, und mit einem dritten Führungsrohr, welches das zweite Führungsrohr umgibt; wobei das erste Führungsrohr ein Ende aufweist, welches mit der zweiten Zylinderkammer in Verbindung steht, und ein weiteres Ende aufweist, welches mit einem kopfseitigen Anschluß in Verbindung steht, der im Stangenkopf ausgebildet ist, und wobei das zweite Führungsrohr ein Ende aufweist, welches mit der ersten Zylinderkammer in Verbindung steht, und ein weiteres Ende aufweist, welches mit einem unterseitigen Anschluß in Verbindung steht, der im Stangenkopf ausgebildet ist; und wobei das dritte Führungsrohr in einem Inneren davon einen Akkumulator aufweist, der einen Akkumulatorkolben umfaßt, der in dem dritten Führungsrohr angeordnet ist und der das Innere des dritten Führungsrohres in eine erste Kolbenstangenkammer und in einer zweite Kolbenstangenkammer aufteilt, sowie ein kompressives Gas vorgesehen ist, welches in die zweite Kolbenstangenkammer eingefüllt ist, und einen Akkumulatoranschluß hat, der in dem Stangenkopf ausgebildet ist, und der mit der ersten Kolbenstangenkammer in Verbindung steht; und wobei die zweite Kolbenstangenkammer, in die das Gas eingefüllt ist, mit einem vierten Führungsrohr in Verbindung steht, über eine Öffnung, die in dem dritten Führungsrohr ausgebildet ist, und das vierte Führungsrohr mit einem Gaszufuhranschluß in Verbindung steht, der in dem Stangenkopf ausgebildet ist.
Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 4, wobei der kopfseitige Anschluß, der unterseitige Anschluß und der Akkumulatoranschluß in jeweils relativ zueinander benachbarten Positionen an dem Stangenkopf vorgesehen sind.