DE2427316A1 - Vorrichtung zum steuern eines hubzylinders - Google Patents

Vorrichtung zum steuern eines hubzylinders

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DE2427316A1 DE19742427316 DE2427316A DE2427316A1 DE 2427316 A1 DE2427316 A1 DE 2427316A1 DE 19742427316 DE19742427316 DE 19742427316 DE 2427316 A DE2427316 A DE 2427316A DE 2427316 A1 DE2427316 A1 DE 2427316A1
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Description

DipL-lng. W. Dahlie· |. Jun
DipUng. H.-]. Lippert Hg*/1Cr
Patentanwälte
506 Refrath bei Köln
Frankenforster Straße 137
. Juni 1974
VAN DOORlTE1S BEDRIJi1SWAGENFABRIEK DAF B.V. Eindhoven / Niederlande
"Vorrichtung zum Steuern eines Hubzylinders"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Menge eines hydraulischen Mediums, beispielsweise Öl, das von einem doppelt wirkenden Hubzylinder zum Anheben und Absenken einer Last, beispielsweise des kippbaren Aufbaus eines Lastkraftwagens, die sich durch einen Totpunkt bewegt, zu einer Pumpe zurückgeführt wird.
— 2 —
409885/0362
Beim Kippen eines Aufbaus wird hydraulischer Druck durch eine Pumpe, die im allgemeinen eine manuell bediente Pumpe ist, auf den Kolben eines Hubzylinders ausgeübt. Der hydraulische Druck wird so lange benötigt, bis der Schwerpunkt des Aufbaus so weit angehoben worden ist, daß er vertikal oberhalb des Schwenkpunktes liegt. Wird der Aufbau weitergeschwenkt, wird also weiter hydraulisches, unter Druck stehendes Medium durch die Pumpe zugeführt, so beginnt der Aufbau durch sein Gewicht seine potentielle Energie freizugeben. Diese Energie sollte vom Strömungswiderstand des hydraulischen Mediums absorbiert werden.
Bei Kippern der vorbeschriebenen Art ist es erwünscht, daß sie in jeder Kippstellung verbleiben können, d.h. daß eine Kippbewegung nur erfolgen kann, wenn die Pumpe tatsächlich bedient wird. Ferner ist es noch erwünscht, daß in jeder Stellung, in die der Aufbau des Kippers gebracht werden kann, ein Lecken der hydraulischen Flüssigkeit ausgeschlossen ist. Darunter ist zu verstehen, daß das Ventil oder die Ventile in einer hydraulischen Steuervorrichtung vollkommen dicht schließen müssen.
Eine andere Forderung, die an eine Steuervorrichtung gestellt wird, ist darin zu erblicken, daß dann, wenn die Pumpe innerhalb des Bereiches der Bewegung bedient wird, in dem der Aufbau angehoben wird, der Strom des hydraulischen Mediums mit einem geringstmöglichen Widerstand erfolgt, um die Kraft, die zum Kippen erforderlich ist, so klein wie möglich zu halten.
409885/0362 " 3 "
Bei einer bekannten Konstruktion wird die Forderung nach dem Absperren des Stromes des hydraulischen Mediums zu einem beliebigen Zeitpunkt und vollkommen leckfrei durch ein vollständig schließendes Ventil, beispielsweise ein Kugelventil, als Verschlußorgan erreicht. Eine solche Ventilkonstruktion ist jedoch im allgemeinen nicht steuerbar, d.h. der Strom des Mediums ist entweder vollkommen abgesperrt oder völlig bzw. nahezu völlig geöffnet.
Wenn die Energie der Pumpe und des Aufbaus während des Kippens nach dem Passieren des Totpunktes durch den Strömungswiderstand im hydraulischen Steuersystem aufgenommen werden soll, ergibt ein Ventil, das nur eine geöffnete oder eine geschlossene Stellung hat, ernstliche Nachteile. Der Aufbau bewegt sich erst im freien Fall abwärts, wodurch das Ventil geschlossen wird, so daß die Bewegung des Aufbaus plötzlich gebremst wird, was einen heftigen Stoß ergibt. Dies kann leicht zu einem Bruch der Aufhängung führen.
TJm die vorbeschriebenen Nachteile zu vermeiden, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die bekannten Vorrichtungen dahingehend zu verbessern, daß beim Schwenken des Aufbaus die Schwenkbewegung durch die Menge des zugeführten Hydraulikmediums bestimmt wird und daß dies dadurch ermöglicht wird, daß die Strömungsmenge des Mediums vom Hubzylinder in jedem Falle nicht
_ 4 _ 409885/0362
- 4 größer als die Strömungsmenge des Mediums von der Pumpe ist.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Steuern der Menge des Hydraulikmediums, die von einem doppelt wirkenden Hubzylinder zum Heben und Absenken einer last, die sich durch einen Totpunkt bewegt, zu einer Pumpe zurückgeführt wird, gemäß der Erfindung gelöst durch ein Gehäuse, einen in diesem verschiebbaren Steuerkolben, der im Gehäuse zwei Kammern bildet, die Je mit einer Pumpe verbindbar sind, durch zwei weitere Kammern im Gehäuse, die je mit einer Seite eines doppelt wirkenden Hubzylinders verbindbar sind und die je über ein Ventil mit einer der ersten Kammern verbindbar sind, wobei jedes der Ventile durch den Steuerkolben derart betätigbar ist, daß die Menge an Hydraulikmedium, die vom Hubzylinder über eine der weiteren Kammern, durch das zugeordnete Ventil und die erste Kammer zur Pumpe zurückfließen kann, proportional zur Verschiebung des Steuerkolbens ist, die von dem durch die Pumpe ausgeübten Druck abhängt.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Reaktionskräfte auf den Steuerkolben durch eine Feder bewirkt, deren Federkraft proportional zu der darauf wirkenden Kraft ist, während alle übrigen Kräfte, beispielsweise die durch die Ventile auf den Kolben wirkenden Kräfte durch die kleinen Abmessungen der Ventile relativ klein gehalten sind. Auf diese Weise wird die Verschiebung des Steuerkolbens zum Druck der Pumpe proportional
sein· 409885/0362
2A2731S
Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedes Ventil als Kugelventil ausgebildet und kann über einen Stift durch die Bewegung des Steuerkolbens entgegen der Wirkung eines Federmittels geöffnet werden.
Jeder der Stifte hat, nach einem weiteren Merkmal der Erfindung, über einen Teil seiner Länge einen allmählich abnehmenden Querschnitt und hat über den restlichen Teil der Länge eine stufenweise Verkleinerung des Querschnittes.
Diese Merkmale bewirken, daß die Menge des zurückfließenden Mediums bei einer zunehmenden Verschiebung jedes Stiftes kontinuierlich zunimmt, wobei die Verschiebung gleich derjenigen des Steuerkolbens ist (ausgenommen für dessen freie Bewegung), die ihrerseits dem Pumpendruck proportional ist.
Die Menge des rückfließenden Mediums steigt infolgedessen kontinuierlich mit dem Pumpendruck. Ist der Strömungswiderstand
auf der Zuführungsseite sehr gering, wird der Zustrom an Medium, der selbstverständlich ebenfalls kontinuierlich mit dem
Pumpendruck ansteigt, niemals kleiner als der Rückstrom sein.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigen:
- 6 409885/0362
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines kippbaren Lastkraftwagenaufbaus, der mit einem Hubzylinder bekannter Art und einer erfindungsgemäßen Steuervorrichtung versehen ist, und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Steuervorrichtung nach Fig. 1.
Ein doppelt wirkender Hubzylinder 24 zum Anheben und Absenken eines Lastkraftwagenaufbaus 29 umfaßt einen Zylinder 13, einen Kolben 18 und eine Kolbenstange 19. Der Hubzylinder 24 ist über Leitungen 14 und 15 mit einer Steuervorrichtung verbunden. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, daß ein G-ehäuse 1 der Steuervorrichtung einstückig mit dem Hubzylinder 24 ausgebildet werden kann. In dem Gehäuse 1 ist ein verschiebbarer Steuerkolben 7 vorgesehen, der das Innere des Gehäuses in zwei Kammern 5 und 6 unterteilt. Der Kolben ist gegenüber der Wand des Gehäuses 1 durch einen Dichtring 23 abgedichtet. An beiden Seiten des Steuerkolbens sind relativ starke Schraubenfedern 21 und 22 angeordnet. Zwei weitere Kammern 12 und 27 sind im Körper 2 der Steuervorrichtung ausgebildet. Die Kammer 5 ist mit der weiteren Kammer 12 über einen Kanal 25 und die Kammer 6 ist mit der weiteren Kammer 27 über einen Kanal 26, wie Fig. zeigt, verbunden.
Kugeln 4 und 3 sind in den weiteren Kammern 12 und 27 angeordnet
409885/0362 " 7 ~
und durch Schraubenfedern 30 und 20 in Stellungen gedrückt, in denen die Kanäle 25 und 26 abgeschlossen sind.
Stifte 8 und 28 sind in den Kanälen 25 und 26 angeordnet und können bei Verschiebungen des Steuerkolbens 7 die Kugeln von ihren Sitzen abheben. Jeder Stift nimmt durch eine Schräge 10 allmählich in seinem Querschnitt ab und ist durch eine Stufe 11· weiter im Querschnitt herabgesetzt.
Eine Pumpe 9 ist über Leitungen 16 und 17 mit den Kammern 5 und 6 verbunden. Die Kammern 5 und 6 stehen mit dem Hubzylinder 24 über die Kanäle 25 und 26 und die Leitungen 15 und 14 in Verbindung.
Der Vorgang des Kippens des Aufbaus 29 ist folgender:
Durch einen Hahn an der Pumpe 9 ist die Leitung 17 an die Druckseite der Pumpe angeschlossen und die Leitung 16 ist mit der Rückflußseite der Pumpe verbunden. Wenn die Pumpe bedient wird, wird Drucköl durch die Leitung 17 in die Kammer 6 gefördert. Der Druck bewegt den Stift 28 nach rechts in der Zeichnung und die Kugel 3 wird von ihrem Sitz abgehoben. Das Drucköl fließt durch den Kanal 26, den weiteren Raum 27 und die Leitung 14 zum rechten Ende des Stellkolbens 18. Gleichzeitig wird der Steuerkolben 7 entgegen der Kraft der Feder 21 nach links in der Zeichnung bewegt. Diese Verschiebung des Kolbens 7 bewirkt über den Stift 8 ein Abheben der Kugel 4 von
409885/0332 e _ Q _
ihrem Sitz. Wegen des Überdruckes auf der rechten Seite des Kolbens 18 wird dieser nach links bewegt, wodurch das Kippen des Aufbaus erreicht wird.
Das Drucköl auf der rechten Seite des Kolbens 18 kann zur Pumpe 9 über die leitung 15, die weitere Kammer 12, das Ventil 4, das um einen vom Pumpendruck abhängigen Betrag geöffnet ist, den Kanal 25 und die Leitung 26 zurückfließen.
Diese Bedingungen bleiben so lange, bis der Schwerpunkt des Aufbaus sich oberhalb dem Drehpunkt 31 befindet. Nach diesem Punkt wird der Aufbau wie der Pumpendruck eine Kraft auf die linke Seite des Stellkolbens 18 ausüben. Der Pumpendruck, der in diesem Stadium zum Kippen des Aufbaus benötigt wird, ist praktisch Null. Der Pumpendruck wird nur benötigt, um den Zwischenraum zwischen dem Steuerkolben 7 und dem Steuerstift zu kompensieren. Ein gewisser Pumpendruck ist erforderlich, um den Steuerkolben 7 nach links entgegen der Kraft der Feder 21 zu bewegen, so daß das Ventil 4 über den Steuerstift 8 vom Sitz abgehoben wird und infolgedessen Öl zur Pumpe 9 über den Kanal 15, die weitere Kammer 12, den Kanal 25, die Kammer 5 und den Kanal 16 zurückfließen kann.
Wird die Pumpe 9 schnell betätigt, wirkt ein hoher Druck auf das rechte Ende des Stellkolbens 18 ein und die Stellung des Steuerkolbens 7 wird sich so einstellen, daß das Öl von der linken Seite des Kolbens 18 in der Lage ist, schnell zurückzu-
409885/0362 - 9 -
- 9 fließen.
Wird die Pumpe 9 langsam betätigt, stellt sich die Steuereinrichtung derart ein, daß der Steuerstift 8 nur wenig nach links bewegt wird und infolgedessen nur ein geringer Rückstrom an Öl erfolgen kann.
Wird die Pumpe 9 angehalten, so kehrt der Steuerkolben 7 in seine Mittelstellung zurück und wird damit die Kugel 4 auf den Sitz unter Einfluß der Feder 21 zurückkehren lassen und das Öl fließt um die Kugel herum. Wird dann die Pumpe wieder betätigt, so wird wieder DruckÖl in die Kammer 6 geleitet, wodurch der Steuerkolben 7 den Stift 8 nach links bewegt. Die Rückstellkraft der Feder 21 auf den Steuerkolben 7 stellt sicher, daß der Stift 8 nach links um einen solchen Betrag bewegt wird, daß das Öffnen des Kanals 25 proportional zum Pumpendruck ist.
Der Aufbau kann in die entgegengesetzte Richtung als die oben beschriebene gekippt werden, indem die Leitung 16^Ie Druckseite der Pumpe angeschlossen wird.
Zusammenfassend kann gesagt werden, daß die Erfindung einen doppelt wirkenden Hydraulik-Hubzylinder zum Anheben und Absenken einer Last betrifft, die durch einen Totpunkt bewegt wird, so daß das Gewicht der angehobenen Last selbst auf den Hubzylinder einwirkt und wobei das Anheben und Absenken nur
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2^27316 - ίο -
durch Betätigen der Pumpe bewirkt wird, so daß die last, die anzuheben oder abzusenken ist, in jeder Lage angehalten werden kann.
Um unerwünschte Stöße während des Absenkens der Last zu verhindern, ist eine Steuervorrichtung gemäß der Erfindung vorgesehen, durch die die Menge des rückströmenden Öls proportional zum Pumpendruck ist.
Dies ist möglich, weil der doppelt wirkende Steuerkolben im Steuermechanismus vom Pumpendruck abhängig ist. Dies wird erreicht durch ein Element (beispielsweise eine Feder), dessen Verstellung proportional zu der darauf wirkenden Kraft ist und das Gegenkräfte auf den Steuerkolben ausübt, und dadurch daß die anderen Kräfte auf den Steuerkolben, beispielsweise die Kräfte, die die Ventile auf den Kolben ausüben, relativ klein gehalten sind.
Der Strom des Drucköles ist gesteuert durch einen in einem Kanal liegenden Stift, der eine solche Gestalt hat, daß zum Anheben der Last eine große Durchflußöffnung gegeben ist, während zum Absenken der Last die Stellung des Stiftes nur eine kleine Durchflußöffnung zum Drosseln des Öldruckes ergibt. Die Schraubenfedern sind relativ hart, während die Ventilkugeln relativ klein sind.
409885/0362

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    / 1 J Vorrichtung zum Steuern der Menge des Hydraulikmediums, das von einem doppelt wirkenden Hubzylinder zum Anheben und Absenken einer Last, die sich durch einen Totpunkt bewegt, zu einer Pumpe zurückströmt, gekennzeichnet durch ein Gehäuse (1), einen in diesem verschiebbaren Steuerkolben (7), der im Gehäuse zwei Kammern (5, 6) bildet, die je mit einer Pumpe (9) verbindbar sind, durch zwei weitere Kammern (12, 27) im Gehäuse (1), die je mit einer Seite eines doppelt wirkenden Hubzylinders (24) verbindbar sind und die je über ein Ventil (3 bzw. 4) mit einer der ersten Kammern (5 bzw. 6) verbindbar sind, wobei jedes der Ventile durch den Steuerkolben (7) derart verstellbar ist, daß die Menge an Hydraulikmedium, die vom Hubzylinder über eine der weiteren Kammern (12 bzw. 27), durch das zugeordnete Ventil (3 bzw. 4) und durch eine der ersten Kammern (5 bzw. 6) zur Pumpe (9) zurückfließen kann, proportional zur Verschiebung des Steuerkolbens ist, die von dem durch die Pumpe ausgeübten Druck abhängt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Ventil ein Kugelventil ist und durch den Steuerkolben (7) über einen Stift (8 bzw. 28) entgegen der Kraft einer Feder (20, 30) geöffnet werden kann.
    - 12 409885/0362
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß der Durchmesser jedes Stiftes durch eine Abschrägung (10) allmählich und durch eine Stufe (11) in Richtung zum Steuerkorben hin abnimmt.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß der Steuerkolben (7) in seiner Ruhestellung mit Abstand von den Stiften (8, 28) steht.
  5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Kugelventile relativ klein sind.
    409885/0362
    Leerseite
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