DE2349001A1

DE2349001A1 - Zylindereinrichtung mit tandemkolben

Info

Publication number: DE2349001A1
Application number: DE19732349001
Authority: DE
Inventors: Teruo Nakahara
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1972-09-29
Filing date: 1973-09-28
Publication date: 1974-04-04
Also published as: JPS528953Y2; FR2201406A1; GB1443199A; JPS4967090U

Description

Priorität: 29. September 1972, Japan, Nr. 112392/72 (Gebrauchsmus t er)

Zylindereinrichtung mit Tandemkolben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zylindereinrichtung und betrifft insbesondere eine Zylindereinrichtung mit einem Tandemkolben, der sich in vier verschiedene Stellungen einstellen läßt, um beispielsweise ein Fahrzeug über Rundfunk oder durch sonstige Fernsteuerung zu lenken.

Bei einer herkömmlichen ZyIindereinrichtung mit Tandemkolben, der auf vier verschiedene Stellungen, nämlich eine äußere " Stellung, eine neutrale Stellung und zwei innere Stellungen, einstellbar ist und bei der eine Kolbenstange mit dem Ende des Kolbens verbunden ist, besteht der Nachteil, daß beim Verschieben der Kolbenstange aus der neutralen in die innere Stellung eine Zeitverzögerung auftritt. Eine derartige Zylindereinrichtung weist einen inneren Zylinder und einen äußeren Zylinder auf, wobei jeder dieser beiden Zylinder jeweils eine innere und eine äußere Öffnung aufweist. Um die Kolbenstange aus ihrer neutralen in die innere Stellung zu verschieben, wird den äußeren Öffnungen der jeweiligen Zylinder Hydrauliköl zugeführt. Dabei wird während der anfänglichen Zuführung des Hydrauliköls der gesamte Zylinder relativ zu dem Tandeinkolben nach außen gedrückt, während gleichzeitig der Tandemkolben bezüglich des Zylinders nach innen verschoben wird. Diese einander entgegengesetzten Bewegungen heben einander auf, so daß der Tandemkolben im Ergebnis das Ende der Kolbenstange während

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des Anfangs dieser Wirkung nicht verschiebt. Nach Ablauf einer bestimmten Zeit, d.h. nachdem der Tandemkolben seine Auswärtsbewegung relativ zu dem Zylinder beendet hat, bewegt sich die Kolbenstange mit der Bewegung des Zylinders aus der neutralen in die innere Stellung, wie dies im einzelnen im Folgenden erläutert werden soll. Wird nun eine derartige Zylindereinrichtung mit Tandemkolben beispielsweise dazu verwendet, durch Bewegen der Kolbenstange aus der neutralen in die innere Stellung die Schaufel eines Traktors aufwärts bzw. abwärts zu bewegen, so tritt insofern ein Nachteil auf, als es schwierig ist, die Höhenbewegung der Traktorschaufel fein zu justieren.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zylindereinrichtung mit einem in vier Stellungen einstellbaren Tandemkolben zu schaffen, bei dem die am Ende des Tandemkorbens angebrachte Kolbenstange bei der Bewegung von der neutralen in die innere Stellung linear bewegt wird, so daß die Zeitverzögerung in der Anfangsbewegung beseitigt wird. Bei Verwendung zur Steuerung der Schaufel eines Baggers soll die erfindungsgemäße Zylindereinrichtung mit Tandemkolben ferner eine.genaue Justierung in der Höhenbewegung der Schaufel in einfacher Weise gestatten.

Diese Aufgabe wird durch eine erfindungsgemäße Zylindereinrichtung erreicht, die einen auf vier Stellungen, nämlich eine äußere,eine neutrale und zwei innere Stellungen, einstellbaren Tandemkolben sowie eine mit diesem verbundene Kolbenstange aufweist. Die Zylindereinrichtung arbeitet dabei mit einem einheitlichen Zylinder, der einen inneren und einen äußeren' Zylinder umfaßt, wobei der innere und der äußere Zylinder jeweils eine innere und eine äußer e--Öffnung aufweisen. Vorgesehen ist ferner eine Hydraulikfluidum-Quelle, die über zwei Steuerventile hydraulisch an die jeweiligen Öffnungen des inneren und des äußeren Zylinders angeschlossen ist. Die Steuerventile dienen dazu, die Fluidum-Verbindungen zwi-

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sehen dem Zylinder und der Hydraulikquelle selektiv zu steuern, um die absolute Stellung des Tandemkolbens und damit des Endes der mit ihm verbundenen Kolbenstange zu ändern. Zwischen die innere Öffnung des inneren Zylinders und die Einlaßöffnung eines der Steuerventile ist ein Strömungsventil hydraulisch eingeschaltet, das dazu dient, die Auslaßströmung des inneren Zylinders zu drosseln. Ferner ist mit der Auslaßöffnung des einen Steuerventils ein Druckregelventil hydraulisch verbunden. Wird in einer derart aufgebauten Zylindereinrichtung mit Tandemkölben dm. beiden äußeren Öffnungen des inneren und des äußeren Zylinders Hydraulikfluidum zugeführt, um den Tandemkolben aus seiner neutralen in seine innere Stellung linear zu verschieben, so bewegt sich der gesamte Zylinder zu Beginn der Wirkung relativ zu dem Tandemkolben nach außen. Gleichzeitig wird auch der Tandemkolben bezüglich des einheitlichen Zylinders nach außen gedrückt, so daß die Bewegungen einander aufheben. Das von der inneren öffnung des inneren Zylinders durch die Auswartsbewegung des Tandemkolbens relativ zu dem Gesamtzylinder abgegebene Hydraulikfluidum wird jedoch durch das zwischen diese innere Öffnung des inneren Zylinders und die Hydraulikfluidumquelle eingeschaltete Strömungsventil gedrosselt. Daher wird die Auswärtsbewegung des Tandemkolbens gegenüber der Geschwindigkeit der Auswartsbewegung. des Gesamtzylinders verzögert, so daß sich der Tandemkolben anfangs linear zu der Bewegung des Gesamtzylinders verschiebt. Die anfänglich beim Umschalten des- Zylinders verursachte Zeitverzögerung wird somit beseitigt. -

Die Erfindung wird in der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 zur Erläuterung eine schematische Darstellung einer Zylindereinrichtung mit einem auf vier Stellungen einstellbaren Tandemkolben;

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. 4 ■-

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer

erfindungsgemäßen Zylindereinrichtung mit einem auf vier Stellungen einstellbaren Tandemkolbenj und

Fig. 3 und 4 graphische Diagramme zur Darstellung der relativen und absoluten ■ Bewegungen von Zylinder und Tandem- - kolben, bezogen auf Hub und Zeit, wobei Fig. 3 die Verhältnisse einer herkömmlichen Zylindereinrichtung und Fig. 4 die Verhältnisse einer erfindungsgemäßen Zylindereinrichtung wiedergibt.

Zum besseren Verständnis der erfindungsgemäßen Zylindereinrichtung mit auf vier Stellungen einstellbarem Tandemkolben soll zunächst eine herkömmliche Zylindereinrichtung anhand von Fig. 1 beschrieben werden. Die Zylindereinrichtung nach Fig. 1 weist einen einheitlichen Zylinder 2 auf, der einen inneren Zylinder 2a und einen mit diesem integrierten äußeren Zylinder 2b umfaßt. Der innere Zylinder 2a ist mit einer inneren Öffnung A und einer äußeren Öffnung B versehen, während der äußere Zylinder 2b eine innere Öffnung C und eine äußere Öffnung D aufweist. Die Zylindereinrichtung umfaßt ferner einen in dem inneren Zylinder 2a verschiebbaren Tandemkolben 1a und einen in dem äußeren Zylinder 2b verschiebbaren Tandemkolben 1b, der vorzugsweise außerhalb des Zylinders 2b, wie gezeigt, befestigt ist. Der Tandemkolben 1a ist mit einem Ende einer Kolbenstange 1c verbunden, deren anderes Ende auf eine äußere Stellung I, eine neutrale Stellung N, eine innere Stellung II und eine innerste Stellung III einstellbar ist. Die Kolbenstange 1c ist einstückig mit dem Tandemkolben 1a bewegbar, der hydraulisch durch ein Fluidum aus einer (nicht gezeigten) Druckfluidumquelle unter Steuerung eines (nicht gezeigten) Steuerventils verschoben wird. Bei Bewegung des Endes der Kolbenstange 1c aus der neutralen Stellung N in

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die innere Stellung II tritt eine¹ Zeitverzögerung auf. Genauer gesagt, wird zur Verschiebung der am Ende des Tandemkolbens 1a angebrachten Kolbenstange 1c aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung II Hydrauliköl aus der Druckfluidumquelle über das Steuerventil den beiden äußeren Öffnungen B und D des inneren Zylinders 2a bzw. des äußeren Zylinders 2b zugeführt. Beim Beginn der Ölzufuhr wird dabei der einheitliche Zylinder 2 relativ zu dem Tandemkolben 1a in der Zeichnung nach rechts verschoben, während gleichzeitig der Tandemkolben 1a relativ zu dem Zylinder 2 gemäß der Zeichnung nach links gedrängt wird. Die entgegengesetzten Bewegungen des Zylinders 2 und des Tandemkolbens 1a heben einander auf, was zur Folge hat, daß sich die Kolbenstange 1c am Anfang dieser Wirkung nicht bewegt. Nach einer gewissen Zeitverzögerung, bzw. nachdem sich der Kolben 1a relativ zu dem Zylinder 2 nach außen verschoben hat, bewegt sich die Kolbenstange 1c am Ende des Tandemkolbens 1a aus ihrer neutralen Stellung N mit der Bewegung des Zylinders 2 in ihre innere Stellung II.

Diese Arbeitsweise ist aus dem Diagramm der Fig. 3 ersichtlich, in der die relativen und absoluten Bewegungen des Zylinders 2 und des Tandemkolbens 1a, bezogen auf den Hub des Tandemkolbens 1a und die Zeit,dargestellt sind. In Fig. 3 entspricht die strichpunktierte Linie a der Bewegung des Tandemkolbens 1a relativ zu dem Zylinder 2, die strichpunktierte Linie b der Bewegung des Zylinders 2 und die ausgezogene Linie c der. absoluten Bewegung des Endes der mit dem Tandemkolben 1a verbundenen Kolbenstange 1c. Wie sich aus Fig. 3 ergibt, besteht in der absoluten Bewegung der Kolbenstange 1c aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung II eine Zeitverzögerung zwischen dem Punkt 0 und dem Punkt d. Wird nun eine derartige Zylindereinrichtung mit Tandemkolben beispielsweise in einem Bagger zur Höhenbewegung der Schaufel verwendet, so tritt die Zeitverzögerung bei der Verschiebung der Kolbenstange 1c aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung I auf. Wegen dieser Zeitverzögerung ist es schwierig, die Höhen-

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■ bewegung der Baggerschaufel fein zu justieren.

Im Folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommen, in der die verschiedenen Elemente der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Zylindereinrichtung mit Tandemkolben mit denselben Bezugszeichen bezeichnet sind wie die entsprechenden Elemente der Einrichtung nach Fig. 1. Wie in Fig. 2 gezeigt,· ist die Zylinder einrichtung mit Steuerventilen 3 und 4 und einer Pumpe 5 versehen. Das von Hand betätigbare Steuerventil 3 liegt in der hydraulischen Verbindung zwischen der Pumpe 5 und der inneren Öffnung A des inneren Zylinders 2a sowie in der hydraulischen Verbindung zwischen der äußeren Öffnung B des inneren Zylinders 2a und einem Ölbehälter 6. Das Steuerventil steuert die Strömungsrichtung des Hydraulikfluidums bzw. Hydrauliköls in selektiver Weise durch manuelle Betätigung derart, daß das Hydrauliköl von der Pumpe 5 der äußeren Öffnung B des inneren Zylinders 2a zugeführt und von der inneren Öffnung A an den ölbehälter 6 geleitet wird. Das Steuerventil 4 liegt in ähnlicher Weise in den hydraulischen Verbindungen zwischen den inneren und äußeren Öffnungen C bzw. D des äußeren Zylinders 2b. In die hydraulische Verbindung zwischen der inneren Öffnung A des inneren Zylinders 2a und der Öffnung 3' des Steuerventils 3 ist ein Strömungsventil 7 eingeschaltet, das den Fluidum-Rücklauf von 'der inneren Öffnung A zum Ölbehälter 6 drosselt. Wird das Steuerventil 3 von Hand in die in Fig. 2 nicht gezeigte Stellung umgeschaltet, so wird das Hydraulikfluidum von der Pumpe 5 über das Steuerventil 3 der äußeren Öffnung B des inneren Zylinders 2a zugeführt und von - der inneren Öffnung A des gleichen Zylinders über· die Öffnung 3' des Steuerventils 3 und durch das Steuerventil 3 hindurch zum Ölbehälter β zurückgeleitet. An die Auslaßöffnung 3' des Steuerventils 3 ist ein Druckregelventil 8 hydraulisch angeschlossen, um den Fluidumdruck an der Öffnung 3' konstant zu halten.

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Wird "bei der so aufgebauten ZyIindereinrichtung mit Tandemkorben Hydrauliköl' von der Pumpe 5 der äußeren Öffnung B des inneren Zylinders 2a sowie der äußeren Öffnung C des äußeren■Zylinders 2b zugeführt, so wird die Kolbenstange 1c am Ende des Tandemkolbens 1a in die äußere Stellung I verschoben. Wird Hydrauliköl von der Pumpe 5 der inneren Öffnung A des inneren Zylinders 2a sowie der inneren Öffnung C des äußeren Zylinders 2b zugeführt, so bewegt sich die Kolbenstange 1c in die neutrale Stellung N. Wird Hydrauliköl aus der Pumpe 5 der inneren Öffnung A des inneren Zylinders 2a sowie der äußeren Öffnung D des äußeren Zylinders 2b zugeführt, so wird die Kolbenstange 1c in die innerste Stellung III verschoben.

Werden nun bei einer derartig aufgebauten ZyIindereinrichtung mit einem.auf vier Stellungen einstellbaren Tandemkolben die Steuerventile 3 und 4 von Hand so geschaltet, daß das Hy-■draulikfluidum der Pumpe '5 den äußeren Öffnungen B und D · des inneren und äußeren Zylinders 2a bzw. 2b zugeführt wird, um die Kolbenstange 1c aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung II zu verschieben, so wird der gesamte Zylinder 2 hydraulisch nach rechts gedrängt, während gleichzeitig der Tandemkolben 1a hydraulisch nach links verschoben wird, so daß die beiden Wirkungen im Anfangsinterval! dieser Betätigung einander aufheben. Die Hydraulikfluidum-Strömung von der inneren Öffnung A des inneren Zylinders 2a, die infolge der nach außen oder !Links gerichteten Bewegung des Tandemkolbens 1a relativ zu dem Gesamtzylinder 2 auftritt, wird jedoch durch das Strömungsventil 7 gedrosselt. Daher wird die 'Auswärts- oder Linksbewegung des Tandemkolbens 1a, verglichen mit der Geschwindigkeit der Auswärts- oder Rechtsbewegung des einheitlichen Zylinders 2, verzögert, was dazu' führt, daß der Tandemkolben 1a linear mit der Rechtsbewegung des Zylinders 2 verschoben wird.

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In der graphischen Darstellung der Fig. 4, in der wieder die relativen und absoluten Bewegungen des Zylinders und des Tandemkolbens, bezogen auf Hub und Zeit, dargestellt sind, entspricht die strichpunktierte Linie a der Bewegung des Tandemkolbens 1a relativ zu dein Zylinder 2, die strichpunktierte Linie b der Bewegung des Zylinders 2 und die ausgezogene Linie c de.r absoluten Bewegung des Endes der Kolbenstange ic bzw. dem Hub des Tandemkolbens 1a. Wie aus Fig. 4 klar ersichtlich, tritt in der absoluten Bewegung des Tandemkolbens 1a und somit der damit verbundenen Kolbenstange Ic relativ zu der Bewegung des Zylinders 2 bei der Verschiebung aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung II keine Zeitverzögerung auf. Vielmehr erfolgt, wie die Linie c in Fig. 4 angibt, die Bewegung des Tandemkolbens 1a linear mit der Bewegung des Kolbens und ohne Jede Verzögerung.

Das Maß, mit dem die Fluidumströmung durch das Strömungsventil 7 gedrosselt wird, läßt sich zur Steuerung der Bewegungsger· schwindigkeit des Tandemkolbens 1a aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung II wählen.

Da erfindungsgemäß also Zeitverzögerungen in der Bewegung-* des Tandemkolbens aus der neutralen Stellung N in die innere Stellung II beseitigt werden, eignet sich die erfindungsgemäße Zylindereinrichtung mit auf vier Stellungen einstellbarem Tandemkolben insbesondere zum Betrieb der Schaufel eines Baggers, da es in diesem Fall einfach ist, die Höhenbewegung der Baggerschaufel Jeweils genau einzustellen.

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Claims

Patentansprüche

^!/K/ Hydraulisches Betätigui gs sys tem mit einer Zylindereinrichtung, die einen inneren Zylinder mit einer inneren und äußeren Öffnung sowie einen mit dem inneren Zylinder integrierten äußeren Zylinder mit einer inneren und einer äußeren Öffnung umfaßt, ferner mit einer in der Zylindereinrichtung angeordneten Tandemkolben-Einrichtung, einer mit der Kolbeneinrichtung verbundenen Kolbenstange, die in mindestens drei Stellungen, nämlich eine innere, eine neutrale und eine äußere Stellung, verschiebbar ist,sowie mit einer Steuerventileinrichtung, über die die genannten Öffnungen in den Zylindern mit einer Druckfluidumquelle verbunden sind, um die Kolbeneinrichtung und damit die Kolbenstange in die jeweiligen Stellungen zu verschieben, dadurch g e k e η η *- zeichnet, daß in die Verbindung zwischen einer der Öffnungen (A) eines der Zylinder (2a) und die Steuerventileinrichtung (3) ein Strömungsventil (7) eingeschaltet ist, das das von diesem Zylinder (2a) austretende Fluidum drosselt und. dadurch eine absolute Bewegung der Kolbenstange (1c) bewirkt.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventileinrichtung zwei Steuerventile (3, 4) umfaßt, von denen das ei»e (3) mit der inneren und äußeren Öffnung (A, B) des inneren Zylinders (2a) und das andere (4). mit der inneren und der äußeren öffnung (C, D)

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des äußeren Zylinders (2b) verbunden ist.
3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zeich'net, daß das Strömungsventil (7) mit der inneren Öffnung (A) des inneren Zylinders (2a) verbunden ist.
A. System nach Anspruch 2 oder 3* dadurch gekennzeichnet, daß an die Auslaßöffnung eines der Steuerventile (3) ein Druckregelventil (8) angeschlossen ist.
5. System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsventil (7) die Hydraulikfluidumströmung um ein bestimmtes Maß drosselt, um die Verschiebungsgeschwindigkeit der Kolbenstange (1c) zu steuern.

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