DE8708445U1 - Teleskopzylinder - Google Patents

Description

. G¹ERD UTERMANN

71 HEILBRONN, Past fach *3525;*Kili&ti*sttr. 7 (Kilianspassage)

Tel. (07131) 82828, Telex/Teletex 728 814 patu d BW-Bank Heilbronn: 701 17106 00 (BLZ 620 300 50} Postscheck Stuttgart: 43016-704

Gebrauchsmusteranmeldung N 2. 22 DE 7

12.06.87/HK/bö

Anmelder: Neumeister Hydraulik KG In den Mühläckern 21

7106 Neuenstadt a. K.
Bezeichnung: Teleskopzylinder

Beschreibung

Bei vielen Hubaufgaben werden mehrstufige hydraulische Hubzylinder, sogenannte Teleskopzylinder, eingesetzt, um bei vorgegebener Länge der einzelnen Zylinderstufen ein mehrfaches an Hubhöhe zu erreichen.

Bei Lastkraftwagen mit kippbarem Aufbau wird die erforderliche Hubhöhe durch die Abmessungen des kippbaren Aufbaue3 und durch den gewünschten Kippwinkel vorgegeben. Außerdem wird eine bestimmte Hubkraft vorgegeben, die durch das Eigengewicht des kippbaren Aufbaues und durch das Ladegut bestimmt Kird. Da bei Lastkraftwagen das höchstzulässige Gesamtgewicht durch gesetzlicWe "Sestimmungen auf bestimmte Höchstwerte begrenzt ist, wird angestrebt, das Eigengewicht des Lastkraftwagens einschließlich seiner Aggregate mögliehst niedrig zu halten, um eine möglichst hohe Nutzlast zu erreichen. Diese Anforderungen sind vor allem bei Rückwärtskippern von einer gewissen Bedeutung, bei denen riao Kipplager mit waagerechter Kippachse am hinteren Ende des kippbaren Aufbaues angeordnet ist und defiifcntfjpfechend das

ZO Hubaggro^ät im Boreich des vorderen Endes des kippbaren Aufbaues, und zwar im allgemeinen noch vor diesem,

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angeordnet 1st« Je nach den geförderten Kippwinkel für den kippbaren Aufbau ergibt sich eine Hubhohe des Teleskop-* Zylinders von 9,6(3 m Und darüber, für eine solche Hubhöhe wird im allgemeinen ein fünfstufiger Teleskopzylinder verwendet, bei dem in einem Grundzylinder vier Auszugzylinder und ein Kolben ineinander verschiebbar geführt sind. Die vier Auezugzylinder haben die gleiche Länge von bsispisi&gsiss 2jQQ siz Per Kolben ist dabei manchmal ebenfalls als Rohr und manchmal als Massivkolben ausgebildet.

Die Rohre für die Auszugzylinder sind so bemessen, daß sie dem hydraulischen Innendruck des Arbeitsmittels standhalten. Das ergibt ein bestimmtes Durchmosser-Wandstärken-Verhältnis, das sich nach der Formel

S = KxD

ergibt, worin s = die Wandstärke, K = eine Konstante u.a. aus Werkstoffkennwerten und D = den Außendurchmesser des Rohres bedeuten. Nach dieser Formel werden bestimmte Durchmesserreihen für die Rohre aufgestellt, aus denen der Grund- zylinder und die Auszugzylinder gefertigt werden. Das Durchmesserverhältnis, das heißt das Verhältnis von Außendurchmesser zu Innendurchmesser, dieser Durchmesserreihen liegt zwischen 1,15 und 1,26.

In ausgefahrenem Zustand stellt ein solcher Teleskopzylinder

einen gestuften Knickstab dar. Nach den Gesetzmäßigkeiten * der Euier'schen Knickung hat ein solcher Teleskopzylinder eine bestimmte Belastbarkeit auf Knickung. Da insbesondere die Hersteller der Kraftfahrzeuge mit kippbarem Aufbau ein geringstmögliches Eigengewicht des Hubaggregates fordern, i haben die Teleskopzylinder zwar eine ausreichende Belastbarkeit gegen den Druck des Arbeitsmittels, jedoch nur eine verhältnismäßig geringe Überlastungsreserve in Bezug auf die Knickung. Wenn bei einer bestimmten Auswahl der Durchmesser stufung der Rohre aus der bei dem Hersteller festgelegten

Durchmesserreihe oder Auswahlreihe die Belastbarkeit erhöht

Werden muß, bleibt nur übrig zur nächst höheren DUrchmesserstufüng überzugehen. Das aber bedeutet eine Erhöhung des Eigengewichtes des Teleskopzylinders von etwa 20 %i Im gleichen Maße steigen zumindest die Werkstoffkosten für diesen Teleskopzylinder.

Bei der Auswahl der Durchmesserreihen für die Rohre der Teleskopzylinder ging man früher davon aus, daß zum Beispiel bei einem Muldenkipper der Hubzylinder bei voller Belastung der Mulde nur zum Teil ausgefahren werden muß, und daß das weitere Ausfahren des Teleskopzylinders bis zum Größthub erst dann erfolgt, wenn zumindest ein Teil der Ladung bereits aus der Mulde abgerutscht ist und dadurch die Belastung des Hubzylinders sich verringert hat. Wenn jedoch einmal das Ladegut an der Mulde klebt, was beispielsweise dann eintritt, wenn feuchtes Ladegut an der Mulde anfriert, dann kann es dazu kommen, daß das Ladegut nicht bereits bei einem geringeren Kippwinkel zu rutschen beginnt und teilweise abrutscht, sondern daß es als Ganzes in der Mulde haften bleibt und - wenn überhaupt - erst bei der Annäherung an den größten Kippwinkel herausrutscht. In diesem Falle muß der Teleskopzylinder die volle Hubkraft bis zum Hubende aufbringen. Weil er dabei aber zugleich voll ausgefahren wird, nimmt seine Knicklänge den Größtwert an. Da der Teleskopzylinder dabei meist auch eine gewisse Schrägstellung einnimmt, biegt er sich unter seinem Eigengewicht elastisch durch« Dadurch erhöht sich die Knick gefahr, so daß es vorkommen kann, daß die Uberlastungsreserve des Teleskopzylinders nicht nur aufgebraucht wird, sondern die Belast-

3ü barkeit tiberschritten wird und einer der Einzelzylinder ausknickt.

Bei Kippsilos für feinkörnige bis staubfeine Güter gilt an sich die Regel, daß beim Entleeren der Kippwinkel in dem Maße erhöht wird, in dem das Ladegut aus dem Silo entleert wird. Bei einem geschlossenen Kippsilo kann man aber noch weniger als bei einer offenen Muldenkippe ausschließen, daß

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die Bedienungsperson, etwa alls Bequemlichkeit, das Kippsilo zuerst Vollständig hochkippt, ehe sie mit dem Entleerungs-Vorgang beginnt, Weil ja wegen des geschlossenen Silos keine Gefahr besteht, daß das Ladegut sich selbständig entleert und dabei verlorengeht. Bei einem solchen Bedienungsfehler besteht noch eher als bei einem Muldenkipper die Gefahr, daß beim Ausfahren unter Vollast die Überlastungsreserve des Tslsskcpzylirjders ständig ahnimmt und ab einem bestimmten Kippwinkel der Teleskopzylinder sogar überbeansprucht wird und wiederum einer seiner Einzelzylinder ausknickt. Das ist in der Regel der dem Kolben benachbarte Auszugzylinder.

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Teleskopzylinder, insbesondere für Kippfahrzeuge, zu schaffen, der bei gleichen Außenabmessungen und damit bei gleicher Durchmesserreihe der Einzelzylinder sowie bei gleichem Gewicht eine höhere Knicklast und damit eine höhere Überlastungsreserve als die üblichen Teleskopzylinder hat.

Dadurch, daß bei dem dem Kolben benachbarten Auszugzylinder bei gleichem Außendurchmesser wie bisher das Durchmesserverhältnis auf einen Wert zwischen 1,30 und 1,50 erhöht wird, erhält er ein beträchtlich höheres axiales Trägheitsmoment gegenüber dem üblicherweise verwendeten Rohr der üblichen Durchmesserreihe. Dadurch vermindern sich die aufgrund der Gesetzmäßigkeiten der Knickbelastung in diesem Abschnitt des Teleskopzylinders sich ergebenden Vergleichsspannungen in diesem ersten Auszugzylinder auf Werte, die mit denen der übrigen Auszugzylinder vergleichbar sind.

Dadurch, daß bei diesem Auszugzylinder die Vergrößerung des Durchmesserverhältnisses "nach innen" vorgenommen wird, bleibt sein Außendurchmesser gleich und er kann weiterhin mit den bisherigen Auszugzylindern zum Teleskopzylinder vereinigt werden. Da gleichzeitig der Außendurchmesser des Kolbens verringert wird, der Werkstoff gewissermaßen von dem in der Regel massiven Kolben zum Teil auf den benachbarten

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erstan Auszugzylinder umverteilt wird, bleibt das Gesamtgewicht des Teleskopzylihders praktisch gleich* Bei dem Kolben Verringert sich zwar das äquatoriale Trägheitsmoment. Der verbleibende Wert liegt aber immer noch ausreichend weit über dem Mindestwert, der aufgrund der Gesetzmäßigkeiten der Knickbelastung in diesem Abschnitt des Teleskopzylinders gefordert wird.

gleicher Last überschreiten in keinem Abschnitt des Teleskopzylinders die Vergleichsspannungen die zulässigen Werte. Trotz gleicher Außenabmessungen und gleichem Gewicht des Teleskopzylinders wird für den Teleskopzylinder eine beträchtliche Erhöhung der Belastbarkeit und damit eine Erhöhung der Belastungsreserve und der Knickbelastung erreicht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert, das in der Zeichnung teils in einem Längsschnitt und teils in einer Ansicht dargestellt ist.

Der Teleskopzylinder 1 ist als fünfstufiger Teleskopzylinder ausgeführt und weist einen Grundzylinder 2, vier Auszugzylinder 3 ... 6 und einen Kolben 7 auf.

Der Grundzylinder 2 ist aus einem Zylinderrohr 8 und einer Bodenplatte 9 zusammengesetzt. An der Bodenplatte 9 sind an zwei diametral gelegenen Stellen je ein kreiszylindrischer Lagerzapfen 11 und 12 angeformt, deren Zylinderachse miteinander fluchten. Mittels dieser Lagerzapfen wird Teleskopzylinder 1 in einem nicht dargestellten Traglager um die horizontal ausgerichtete Schwenkachse 13 schwenkbar gelagert und gleichzeitig in Richtung seiner Längsachse abgestützt. Die Bodenplatte 9 weist auf einer Seite eine kreiszylindrische Ausnehmung 14 auf, deren Umfangsfläche mit einem Muttergewinde 15 versehen ist. Ein dazu passendes Schraubengewinde ist am unteren Ende des Zylinderrohres 8 angebracht,

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durch das das Zylinderrohr 8 mit der Bodenplatte 9 fest verbunden wird. Eine nicht dargestellte Dichtung sorgt für die Abdichtung des Grundzylinders 2 nach außen.

In dem einen Lagerzapfen 12 ist mittig eine kreiszylindrische Einlaßöffnung 17 mit Muttergewinde angeordnet. An diese Einlaßöffnung 17 schließen zwei ineinander übergehende Ausnehmungen 18 und 19 an, die zusammen mit der Einlaßöffnung 17 eine Verbindungsleitung zum Innenraum des Grundzylinders 2 darstellen, über die Einlaßöffnung 17 wird der Teleskopzylinder 1 mit einer nicht dargestellten Hydraulikpumpe verbunden, die mit dem Teleskopzylinder 1 zusammen ein hydraulisches Hubaggregat beispielsweise für ein Kraftfahrzeug mit kippbarem Aufbau bilden.

Am oberen Endbereich des Zylinderrohres 8 sind eine hydraulische Dichtung 21 und ein Längsanschlag 22 angeordnet. Die Dichtung 21 und der Längsanschlag 22 sind nur symbolisch dargestellt. In der Praxis kommen dafür unterschiedliche Ausführungsformen in Betracht.

Die Auszugzylinder 3 ... 6 werden durch je ein Zylinderrohr 23 bzw. 24 bzw, 25 bzw. 26 gebildet. Sie weisen jeweils an ihrem unteren Ende einen aufwärts gerichteten Längsanschlag 27 und an ihrem oberen Ende einen abwärts gerichteten Längsanschlag auf. Der erstgenannte Länsganschlag wirkt jeweils mit dem entsprechenden Längsanschlag df»ß äußeren Nachbarzylinders und der letzyenannte Längsanschlag mit dem entsprechenden Längsanschlag des inneren Nachbarzylinders zusammen. Jeweils am oberen Ende weist jeder dieser Zylinderrohre eine Dichtung 29 auf.

Der Kolben 7 ist als Möösivkolben ausgebildet. An neinem a

unteren ßnde Weist er ebenfalls einen Lahgsanschlag 31 auf, )

der mit dem entsprechenden Längsanschlag des ihm· benacharten

Auözugzyiinders 6 zusammenwirkt. Auch dieser Längs- j

anschlag 31 igt riiur symbolisch als Bund dargestellt. Am H

oberen Ende des Kolbens 7 ist ein Gelenkauge 32 angeordnet, das der gelenkigen Verbindung des Teleskopzylinders 1 mit dem zu hebenden und dabei zu kippenden Teil dient. Das kann insbesondere die kippbare Mulde eines Muldenkippers oder ein kippbarer Silobehälter eines Silofahrzeuges sein.

Das Zylinderrohr 8 und die Zylinderrohre 21 ... 26 sind Längenabschnitte nahtloser Stahlrohre. Diese Zylinderrohre sind einer Maßreihe entnommen, die eine ganz bestimmte Durchmesserabstufung hat, die jeder Hersteller von Teleskopzylindern für seinen Bedarf festlegt. Diese Durchmesserabstufung ist so gewählt, daß die Zylinderrohre im fertig bearbeiteten Zustand alle ineinander passen. Diese Durchmesserabstufung richtet sich nach der erforderlichen Wandstärke der Rohre. Diese wiederum richtet sich nach dem für den Teleskopzylinder vorgesehenen höchsten Betriebsdruck des Arbeitsmittels. Die Wandstärke wird im allgemeiner Form nach der Formel

S=KxD

bestimmt, worin

s = die Wandstärke,

K = eine Konstante u. a. aus Werkstoffkennwerten, D= den Außendurchmesser

bedeuten. Die nach dieser Formel berechneten Zylinderrohre haben demnach die geringstmögliche Wandstärke und damit das geringstmögliche Eigengewicht bei einer bestimmten vorgegebenen Belastung durch den hydraulischen Druck des Arbeitsmittels im Teleskopzylinder. Mit dieser optimalen Wandstärke ergibt sich ein ganz bestimmter Innendurchmesser des Zylinderrohres. Das nominelle Durchmesserverhältnis, bei dem der üblicherweise für Dichtungen, LängsähSchläge und dergleichen Vorhandene Kreisringspalt zum benachbarten Zylinderrohr nicht bei?ücksichtigt ist, bei dem also einfach die Außendurehmesser der Durchmesserreihe zu einander ins Verhältnis gesetzt öindj liegt bei allen nach dieser Formel

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festgelegten Zylinderrohren zwischen den Werten 1,15 und 1,27. Der Kleinstwert und der Größtwert einer Durchmesserreihe kann von den beiden Grenzwerten einen gewissen Abstand nach oben bzw. nach unten haben. Das tatsächliche Durchmesserverhältnis dieser Durchmesserreih^n ist stets um einen gewissen Betrag kleiner ils das nominelle Duchmesserverhältnis.

Bei dem Teleskopzylinder 1 sind das Zylinderrohr 8 und die Zylinderrohre 23 ... 25 nach den zuvor geschilderten Gesichtspunkten bemessen oder, mit anderen Worten, aus einer Haßreihe oder Durchmesserreihe zusammengestellt, die nach diesen Gesichtspunkten bemessen ist. Für unterschiedliche Bedarfsfälle können diese Maß- oder Durchmesserreihen sowohl nach oben wie auch nach unten über diejenigen Grenzen hinaus fortgesetzt sein, die für eine individuell zusammengestellte Auswahlreihe gelten, wobei jedoch für diese übrigen Zylinderrohre die gleichen Verhältnisse gelten.

Bei dem dem Kolben 7 benachbarten ersten Auszugzylinder 6, hat das Zylinderrohr 26 einen Außendurchmesser der zu der Durchmesserreihe der übrigen Zylinderrohre paßt. Seine Wandstärke ist jedoch größer als diejenige, die sich in der geschilderten Weise aus der Belastung mit dem hydraulischen Innendruck errechnen würde. Das tatsächliche Durchmesserverhältnis des Zylinderrohres 26 ist 1,35. Das nominelle Durchmesserverhältnis (ohne Berücksichtigung des Ringspaltes zwischen ihm und dem Kolben 7) liegt sogar bei 1,43.

Der aus dem größeren Durchmesserverhältnis sich ergebende Innendurchmesser wird in der Praxis nach Möglichkeit so gewählt, daß er wiederum zu einer Durchmesserreihe gängiger, das heißt iagermäßiger Zylihderrohre paßt. Dafür kommt insbesondere eine Zwischehl'eihe in Betracht, deren Durchmesserstufen zwischen denen der Durchmesserstufen des Zylinderrohres 8 und der Zylinderrohre 23.*« 26 liegt und für die dann dementsprechend auch die Dichtungen und die

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Teile für Anschläge und dergleichen bereits vorhanden sind. Falls eine solche Zwischenreihe nicht zur Verfügung steht,

t wird der Innendurchmesser des Zylinderrohres 26 nach

sonstigen betrieblichen Gesichtspunkten innerhalb der angegebenen Grenzen festgelegt.

Aufgrund des gröQeren Durchmesserverhältnisses erhält der Auszugzylinder 6 ein entsprechend größeres äquatoriales Trägheitsmoment j als es sich sonst aus der üblich'.

Durchmesserstufung ergibt. Mit diesem größeren äquatorialen Trägheitsmoment erhöht sich in dem unter Knickbelastung kritischen Längenabschnitt im Bereich des an den Kolben 7 anschließenden ersten Auszugzylinder 6 die Belastbarkeit so weit, daß sie sich derjenigen im Bereich der übrigen Auszugzylinder und im Bereich des Grundzylinders 2 zumindest annähert, wenn nicht gar diese erreicht, die unter normalen Verhältnissen von Anfang an höher ist.

'■■■ Bei der Wahl des Innendurchmessers des Zylinderrohres 26

' 20 innerhalb des Durchmesserverhältnisses zwischen 1,30 und 1,50 muß auch bedacht werden, daß der Kolben 7 nicht einen zu kleinen AuOendurchmesser erhält, damit nicht die Zunahme der Knickbelastbarkeit im Bereich des Auszugzylinders 6 durch eine übergroße Abnahme der Knickbelastbarkeit des Kolbens 7 wieder verloren geht. Soweit das nicht durch die Auswahl des Zylinderrohres 26 aus einer Zwischenreihe erreicht werden kann und stattdessen für das Zylinderrohr 26 nur die Wahl eines Rohres mit einer Wandstärke entsprechend einer doppelten Durchmesserstufe derselben Durchrnesserreihe in Betracht käme, dann muß von dieser doppelten Durchmesserstufe abgewichen werden und durch eine gewisse Vergrößerung des Innendurchmessers den Zylinderrohres 26 innerhalb des ahgebenenäfi erhöhten Durehmessgrverhaltnisses zwischen 1,30 und 1,50 und durch eine entsprechende Vergrößerung des Außendurchmessefs des Kolbens 7 für diesen ein Ausgleich geschaffen werden,

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auch wönn sich daraus andere Abmessungen für die Dichtung
zwischen dem Kolben 7 und dem anschließenden Auszug-*
zylinder 6 und für die Teile des LMngsanschiages ergeben,
die an dieser Stelle Von der üblichen Nöffnreihe abweichen^
und diese Teile daher gesondert beschafft oder gefertigt
werden müssen«

Claims (1)

1. PAT E N TA N WALJT &rgr; IjPU'-1N G*.. G'E RD UTERMANN

   71 HEILBRONN, Pöistfach 3*925*,·'Kiliähstt. 7 (Kilianspassage)

   Tel. (07131) 82828, Telex/Teletex 728 814 patu d · BW-Bank Heilbronn: 701 17106 00 (BLZ 620 300 50) Postscheck Stuttgart: 43016-704

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   N 2. 22 DE 7 12.06.87/HK/bö

   Anmelder: Neumeister Hydraulik KG

   In den Mühläckern 21

   7106 Neuenstadt a. K.
   Bezeichnung: Teleskopzylinder

   Anspruch

   Teleskopzylinder mit einem Grundzylinder, mit mehreren Auszugszylindern und mit einem Kolben, die in einander geführt sind, wobei die Auszugzylinder zumindest annähernd nach dem gleichen Durchmesser-Wandstärken-Verhältniu bemessen sind und ein entsprechendes Durchmesserverhältnis aufweisen, das zwischen 1,15 und 1,26 gelegen ist,
   gekennzeichnet durch die Merkmales

   - der dem Kolben (7) benachbarte erste Auszugzylinder (6) hat ein Durchmesserverhältnis zwischen 1,30 und 1,50,

   - der Kolben (7) hat einen an den verringerten Innendurchmesser des ersten Auszugzylinders (6) angepaßten Außendurchmesser.

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