EP2101066A2

EP2101066A2 - Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von zumindest zwei fluidbetätigten Verdrängereinheiten

Info

Publication number: EP2101066A2
Application number: EP09002042A
Authority: EP
Inventors: Nikos Urbanczyk; Michael Reinfurt; Holger Aulbach; Joachim Schreiber
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-02-13
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2029-02-13
Also published as: DE102008013765A1; EP2101066B1; EP2101066A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von zumindest zwei in Reihe geschalteten fluidbetätigten Verdrängereinheiten, wobei eine Primäreinheit zeitlich vor zumindest einer Sekundäreinheit bewegbar ist und wobei die Sekundäreinheit als Hydraulikzylinder (1) mit einer in einem Zylinderrohr (2) aus- und einfahrbaren Kolbenstange (3) ausgebildet ist. Zur Lösung der Aufgabe, bei geringem Bauaufwand die gewünschte Bewegungsreihenfolge der Verdrängereinheiten sicherzustellen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Hydraulikzylinder (1) einen kolbenbodenseitigen Druckmittelraum (A) aufweist, der mit einem Druckmitteleinlass (10) für den Hydraulikzylinder (1) verbunden ist, und einen kolbenstangenseitigen Druckmittelraum (B) aufweist, wobei mittels einer Ventileinrichtung (15) der Abfluss von Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum (B) steuerbar ist. Die Ventileinrichtung (15) weist gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung eine Sperrstellung und eine Öffnungsstellung auf und ist in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt ist, die an einer zwischen dem Druckmitteleinlass (10) des Hydraulikzylinders (1) und einem Druckmitteleinlass der Primäreinheit angeordneten Drosseleinrichtung (25) auftritt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von zumindest zwei in Reihe geschalteten fluidbetätigten Verdrängereinheiten, wobei eine Primäreinheit zeitlich vor zumindest einer Sekundäreinheit bewegbar ist und wobei die Sekundäreinheit als Hydraulikzylinder mit einer in einem Zylinderrohr aus- und einfahrbaren Kolbenstange aufweist.
Eine gattungsgemäße Einrichtung ist aus der DE 101 25 351 A1 bekannt, mit der die Ausfahrreihenfolge eines mehrstufigen Hubmastes eines beispielsweise als Gabelstapler ausgebildeten Flurförderzeugs gesteuert werden kann.
Die DE 10 2005 052 116 A1 offenbart ebenfalls eine gattungsgemäße Einrichtung mit der die Ausfahrreihenfolge eines mehrstufigen Hubmastes eines Flurförderzeugs gesteuert werden kann.
Bei diesen Einrichtungen ist jeweils ein Primärzylinder einem Sekundärzylinder in Reihe geschaltet. Bei der DE 101 25 351 A1 ist ein zweiter Sekundärzylinder dem ersten Sekundärzylinder parallel geschaltet, wobei dem zweiten Sekundärzylinder ein druckabhängig öffnendes Sperrventil vorgeschaltet ist. Dadurch wird erzielt, dass erst bei dem Hubende des Primärzylinders das Sperrventil durch den sich erhöhenden Druck in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, so dass die Sekundärzylinder ausfahren.
Bei der DE 10 2005 052 116 A1 ist der zweite Sekundärzylinder dem Primärzylinder nachgeschaltet, wobei der Primärzylinder mit einem von der Kolbenstange des Primärzylinders gesteuerten Wegeventil versehen ist, das erst beim Hubende des Primärzylinders eine Druckmittelverbindung zu dem zweiten Sekundärzylinder freigibt, der an einen Anschluss im Zylinderkopf des Primärzylinders angeschlossen ist. Hierdurch wird erzielt, dass erst nach Erreichen des Hubendes des Primärzylinders die beiden Wirkflächen der Sekundärzylinder zur Verfügung stehen.
Mit einer derartigen Einrichtung kann somit ermöglicht werden, dass zuerst der Primärzylinder ausfährt und bei Hubende des Primärzylinders anschließend die Sekundärzylinder ausfahren.
Bei einer hohen Viskosität des Druckmittels, beispielsweise bei niedrigen Öltemperaturen und/oder einem hohen Druckmittelstrom kann es jedoch zu Betriebszuständen kommen, bei denen auch bei abgesperrtem zweiten Sekundärzylinder an der Wirkfläche des ersten Sekundärzylinders aufgrund der hydraulischen Widerstände ein derart hoher Druck ansteht, dass der Sekundärzylinder zeitlich vor dem Primärzylinder ausfährt und es nicht zu der gewünschten Ausfahrreihenfolge des Hubmastes und somit der gewünschten Bewegungsreihenfolge der Verbraucher kommt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Gattung zur Verfügung zu stellen, die bei geringem Bauaufwand die gewünschte Bewegungsreihenfolge der Verdrängereinheiten sicherstellt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Hydraulikzylinder einen kolbenbodenseitigen Druckmittelraum aufweist, der mit einem Druckmitteleinlass für den Hydraulikzylinder verbunden ist, und einen kolbenstangenseitigen Druckmittelraum aufweist, wobei mittels einer Ventileinrichtung der Abfluss von Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum steuerbar ist. Erfindungsgemäß ist somit der Hydraulikzylinder der Sekundäreinheit mit einem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum versehen, der mittels der Ventileinrichtung abgesperrt werden kann. Der kolbenstangenseitige Druckmittelraum bildet somit eine abgesperrte und somit inkompressible Ölsäule, die ein Ausfahren der Kolbenstange verhindert. Durch dieses Absperren des kolbenstangenseitigen Druckmittelraumes mittels der Ventileinrichtung kann bei einer hohen Viskosität des Druckmittels und/oder einem hohen Druckmittelstrom ein Ausfahren der Kolbenstange des Hydraulikzylinders der Sekundäreinheit verhindert werden und somit die gewünschte Bewegungsreihenfolge, bei der die Primäreinheit zeitlich vor der Sekundäreinheit betätigt wird, sichergestellt werden.
Die Ventileinrichtung weist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Sperrstellung und eine Öffnungsstellung auf und ist in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt, die an einer zwischen dem Druckmitteleinlass des Hydraulikzylinders und einem Druckmitteleinlass der Primäreinheit angeordneten Drosseleinrichtung auftritt. Die Ventileinrichtung wird somit in Abhängigkeit von der Druckdifferenz einer Drosseleinrichtung von der Öffnungsstellung in die Sperrstellung beaufschlagt. Bei einer hohen Viskosität und/oder einem hohen Druckmittelstrom tritt an der Drosseleinrichtung eine hohe Druckdifferenz auf, mittels der die Ventileinrichtung in die Sperrstellung beaufschlagt wird, in der der kolbenstangenseitige Druckmittelraum des Hydraulikzylinders abgesperrt ist und somit ein Ausfahren der Kolbenstange des Hydraulikzylinders der Sekundäreinheit verhindert wird. Die von einer Drosseleinrichtung gesteuerte Ventileinrichtung bildet somit eine hydrodynamische Verriegelung des Hydraulkzylinders, die bei geringem Bauaufwand ohne zusätzliche elektrische, elektronische oder mechanische Sensoren und Aktuatoren die Bewegungsreihenfolge bei ungünstigen Ölviskositäten und/oder Druckmittelströmen sicherstellt.
Zweckmäßigerweise ist die Ventileinrichtung mittels einer Feder in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt. Hierdurch wird erzielt, dass bei an dem Endanschlag befindlicher Primäreinheit, wobei an der Drosseleinrichtung keine Druckdifferenz ansteht, die Ventileinrichtung in die Öffnungsstellung beaufschlagt wird, in der Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum abströmen kann und somit der Hydraulikzylinder der Sekundäreinheit ausfahren kann.
Besondere Vorteile ergeben sich, wen die Ventileinrichtung von dem dem Hydraulikzylinder zuströmenden Druckmittelstrom in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt ist. Die Beaufschlagung der Ventileinrichtung in die Sperrstellung bei einer entsprechenden an der Drosseleinrichtung anstehenden Druckdifferenz erfolgt somit durch den dem Hydraulikzylinder zuströmenden Druckmittelstrom. Hierdurch ergibt sich ein geringer Bauaufwand, da für die Betätigung der Ventileinrichtung keine Sekundärenergiequelle erforderlich ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform der Erfindung ist die Kolbenstange als hohle Kolbenstange mit einer Axialausnehmung ausgebildet, die in einem einem Zylinderboden zugewandten Bereich eine Einlassöffnung für den Hydraulikzylinder und in einem einem Zylinderkopf zugewandten Bereich eine Auslassöffnung aufweist, die mit der Primäreinheit verbunden ist, wobei die Kolbenstange mit einer Verbindungsöffnung versehen ist, die den kolbenstangenseitigen Druckmittelraum mit der Axialausnehmung verbindet, wobei die Ventileinrichtung als eine in der Axialausnehmung längsverschiebbar gelagerte und die Verbindungsöffnung ansteuernde Schieberhülse ausgebildet ist, die mit einer mit der Axialausnehmung in Verbindung stehenden Axialdurchbrechung versehen ist. Hierdurch kann auf einfache Weise eine Reihenschaltung des Hydraulikzylinders der Sekundäreinheit und der Primäreinheit gebildet werden, wobei mittels einer als Schieberhülse ausgebildeten Ventileinrichtung die Verbindung des kolbenstangenseitigen Druckmittelraumes mit der Axialausnehmung über die Verbindungsöffnung und somit der Abfluss von Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum auf einfache Weise und mit geringem Bauaufwand gesteuert werden kann.
Hinsichtlich eines geringen Bauaufwandes ergeben sich besondere Vorteile, wenn gemäß einer Ausgestaltungsform der Erfindung die Schieberhülse zur Ansteuerung der Verbindungsöffnung der Kolbenstange mit einem Verbindungskanal versehen ist, der mit der Axialdurchbrechung in Verbindung steht. Mit einem in der Schieberhülse ausgebildeten Verbindungskanal, der mit der Axialdurchbrechung und somit der Axialausnehmung der hohlen Kolbenstange verbunden ist, kann auf einfache Weise die Verbindungsöffnung der Kolbenstange angesteuert werden und somit die Verbindung des kolbenstangenseitigen Druckmittelraumes mit der Axialausnehmung gesteuert werden.
Sofern der Verbindungskanal mittels einer Ringnut, insbesondere einer in der Schieberhülse ausgebildeten Ringnut, mit der Verbindungsöffnung der Kolbenstange verbindbar ist, kann die Öffnungsstellung und die Sperrstellung der von der Schieberhülse gebildeten Ventileinrichtung auf einfache Weise durch die axiale Länge der Ringnut definiert werden. Zudem kann mit einer derartigen Ringnut in jeder Drehposition der Schieberhülse eine Verbindung des Verbindungskanals der Schieberhülse mit der Verbindungsöffnung der Kolbenstange sichergestellt werden. Die Ringnut kann hierbei an der Innenseite der Kolbenstange angeordnet werden. Eine am Außenumfang der Schieberhülse angeordnete Ringnut ist jedoch auf einfache Weise herstellbar.
Zweckmäßigerweise ist die Schieberhülse mit einer in Richtung einer Öffnungsstellung wirkenden Steuerfläche, die an einer dem Zylinderkopf zugewandten Stirnseite der Schieberhülse ausgebildet ist, und einer in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerfläche versehen, die an einer dem Zylinderboden zugewandten Stirnseite der Schieberhülse ausgebildet ist. Hierdurch ist die Schieberhülse auf einfache Weise von dem in den Hydraulikzylinder einströmenden und somit dem der Sekundäreinheit sowie der Primäreinheit zuströmenden Druckmittel in die Sperrstellung beaufschlagbar, wodurch die Verriegelung des Hydraulikzylinders bei in der Sperrstellung befindlicher Schieberhülse ohne eine Sekundärenergiequelle erzielbar ist.
Die Beaufschlagung der Schieberhülse in die Öffnungsstellung mittels der Feder kann auf einfache Weise erzielt werden, wenn die Feder mit der in Richtung der Öffnungsstellung wirkenden Steuerfläche der Schieberhülse in Wirkverbindung steht und an der Kolbenstange abgestützt ist.
Sofern die Kolbenstange mit einem Anschlag für die Sperrstellung und/oder einem Anschlag für die Öffnungsstellung der Schieberhülse versehen ist, kann die Schieberhülse auf einfache Weise in der Axialausnehmung der Kolbenstange längsverschiebbar gelagert und gehaltert sein.
Besondere Vorteile ergeben sich, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in der Axialdurchbrechung der Schieberhülse die Drosseleinrichtung angeordnet ist. Die von der Schieberhülse gebildete Ventileinrichtung und die Drosseleinrichtung zur Steuerung der Schieberhülse sind somit in der hohlen Kobenstange des Hydraulikzylinders angeordnet, wodurch ein geringer Bauaufwand erzielbar ist.
Sofern die Drosseleinrichtung gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung als Leitungsbruchsicherung ausgebildet ist, kann eine weitere Verringerung des Bauaufwandes erzielt werden, da eine aus Sicherheitsgründen erforderliche Leistungsbruchsicherung weiterhin zur Steuerung der als Schieberhülse ausgebildeten Ventileinrichtung verwendet wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Hydraulikzylinder mit einer unteren Endlagendämpfungseinrichtung für die eingefahrene Kolbenstange versehen.
Ein geringer Bauaufwand hierfür ist erzielbar, wenn die untere Endlagendämfungseinrichtung gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Erfindung einen unteren Endlagendämpfungsraum aufweist, der von der Schieberhülse und dem Zylinderboden gebildet ist, wobei die Schieberhülse mit einer Drosseleinrichtung zur Verbindung des unteren Endlagendämpfungsraums mit der Axialdurchbrechung versehen ist.
Zweckmäßigerweise ist hierbei zwischen dem Zylinderboden und der Schieberhülse eine Dichtfläche, insbesondere eine Kegelfläche, ausgebildet, wodurch sichergestellt ist, dass der untere Endlagendämpfungsraum lediglich mittels der Drosseleinrichtung der Schieberhülse mit der Axialausnehmung der Kolbenstange verbunden ist und somit ein kontrolliertes Ausströmen des Druckmittels aus dem unteren Endlagendämpfungsraum über die Drosseleinrichtung erzielt wird.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Hydraulikzylinder weiterhin mit einer oberen Endlagendämpfungseinrichtung für die ausgefahrene Kolbenstange versehen.
Ein geringer Bauaufwand für die obere Endlagendämpfungseinrichtung ist erzielbar, wenn die obere Endlagendämpfungseinrichtung einen von dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum gebildeten oberen Endlagendämpfungsraum aufweist, der mittels einer in der Kolbenstange angeordneten und von der Verbindungsöffnung axial beabstandeten Drosseleinrichtung sowie der in der Öffnungsstellung befindlichen Schieberhülse mit der Axialdurchbrechung verbindbar ist.
Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge kann grundsätzlich bei jeder Kombination von als Hydraulikzylindern ausgebildeten Sekundäreinheiten und Primäreinheiten in Reihenschaltung verwendet werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Verwendung in einem mehrstufigen Hubmast, beispielsweise einem Duplexmast oder einem Triplexmast, eines Flurförderzeugs, wobei die Primäreinheit als Freihubzylinder ausgebildet ist, der einen Gabelträger betätigt, und die als Hydraulikzylinder ausgebildeten Sekundäreinheiten einen ersten und/oder einen zweiten Ausfahrmast betätigen. Ein derartiges Hubgerüst ist aus der DE 10 2005 032 390 A1 bekannt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Hierbei zeigen

Figur 1: einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform eines Hydraulikzylinders einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer unteren Endstellung bei vollständig eingefahrener Kolbenstange,
Figur 2: den Zylinder der Figur 1 in einer verriegelten Stellung beim Betätigen der Primäreinheit,
Figur 3: den Zylinder der Figur 1 beim Ausfahren der Kolbenstange,
Figur 4: den Zylinder der Figur 1 in der oberen Endstellung bei vollständig ausgefahrener Kolbenstange,
Figur 5: den Zylinder der Figur 1 in einem Betriebszustand bei ansprechender Leitungsbruchsicherung,
Figur 6: einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform eines Hydraulikzylinders einer erfindungsgemäßen Einrichtung beim Einfahren der Kolbenstange,
Figur 7: den Zylinder der Figur 6 bei Beginn der unteren Endlagendämpfung,
Figur 8: den Zylinder der Figur 6 in einer unteren Endstellung bei vollständig eingefahrener Kolbenstange,
Figur 9: einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsform eines Hydraulikzylinders einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einer unteren Endstellung bei vollständig eingefahrener Kolbenstange und
Figur 10: den Zylinder der Figur 9 bei wirksamer oberer Endlagendämpfung.

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge ist in den vorliegenden Ausführungsbeispielen für die Verwendung in einem Hubmast eines Flurförderzeugs vorgesehen.
Die als Hydraulikzylinder 1 ausgebildete Sekundäreinheit weist ein Zylinderrohr 2 auf, in dem eine Kolbenstange 3 längsverschiebbar gelagert ist. Die Kolbenstange 3 ist in einem an dem Zylinderrohr 2 im oberen Bereich befestigten Zylinderkopf 4 geführt und abgedichtet. Am unteren Bereich des Zylinderrohrs 2 ist ein Zylinderboden 5 befestigt. Die Kolbenstange 3 ist im unteren Bereich mit einem Dichtungsträger 6 versehen, der ein Dichtungspaket 7 trägt.
Die Kolbenstange 3 ist als hohle Kolbenstange ausgebildet und mit einer Axialausnehmung 8 versehen, die im unteren Bereich eine Einlassöffnung 9 für Druckmittel bildet. Der Zylinderboden 5 ist hierzu mit einem Druckmitteleinlass 10 versehen, der beispielsweise mit einer Druckmittelquelle verbunden ist. Am oberen Ende bildet die Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 eine Auslassöffnung 11, an die eine weitere Sekundäreinheit oder eine Primäreinheit angeschlossen werden kann. Die Auslassöffnung 11 bildet somit gleichzeitig den Druckmitteleinlass für die Primäreinheit.
Der Hydraulikzylinder 1 weist einen kolbenbodenseitigen Druckmittelraum A auf, der von dem Zylinderboden 5 und dem Dichtungsträger 6 der Kolbenstange 3 begrenzt ist. Ein kolbenstangenseitiger, als Ringraum ausgebildeter Druckmittelraum B des Hydraulikzylinders 1 ist von dem Zylinderkopf 4, der Kolbenstange 3 und dem Dichtungsträger 6 begrenzt.
Der Dichtungsträger 6 ist hierbei als rohrförmige Hülse ausgebildet und in der Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 befestigt, beispielsweise eingeschraubt. Zur Verbindung des Druckmittelraumes B mit der Axialausnehmung 8 ist die Kolbenstange 2 und der Dichtungsträger 6 mit einer von Radialbohrungen 12, 13 gebildeten Verbindungsöffnung 14 versehen. Erfindungsgemäß ist die Verbindung des Druckmittelraumes B mit der Axialausnehmung 8 mittels einer Ventileinrichtung 15 steuerbar, die als eine in der Axialausnehmung 8 längsverschiebbar angeordnete Schieberhülse 16 ausgebildet ist. Die Schieberhülse 16 ist hierbei in dem Dichtungsträger 6 und der Kolbenstange 3 längsverschiebbar angeordnet. Die Schieberhülse 16 ist mit einer Axialdurchbrechung 17 versehen, die mit der Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 verbunden ist und einen Druckmittelstrom von der Einlassöffnung 9 zur Auslassöffnung 11 ermöglicht.
Die Schieberhülse 16 weist zur Ansteuerung der Verbindungsöffnung 14 einen von einer Radialbohrung 19 gebildete Verbindungskanal 18 auf, der mit der Axialdurchbrechung 17 in Verbindung steht. Am Außenumfang der Schieberhülse 16 ist hierbei eine mit dem Verbindungskanal 18 in Verbindung stehenden Ringnut 20 ausgebildet.
Die in dem Dichtungsträger 6 angeordnete Schieberhülse 16 mit mittels einer Feder 21, die an der Kolbenstange 3 mittels einer beispielsweise als Befestigungsscheibe ausgebildeten Befestigungseinrichtung 22 abgestützt ist, in Richtung einer Öffnungsstellung beaufschlagt, in der die Verbindungsöffnung 14 mit dem Verbindungskanal 18 in Verbindung steht und somit Druckmittel aus dem Druckmittelraum B in die Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 ausströmen kann. Die Feder 21 steht hierbei mit einer an der oberen Stirnseite der Schieberhülse 16 ausgebildeten, in Richtung der Öffnungsstellung wirkenden Steuerfläche 23 der Schieberhülse 16 in Verbindung. Die Schieberhülse 16 weist an der unteren Stirnseite eine in Richtung einer Sperrstellung wirkende Steuerfläche 24 auf.
Die Schieberhülse 16 ist in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz einer Drosseleinrichtung 25 in Richtung der Sperrstellung gesteuert, die zwischen der Einlassöffnung 9 und somit dem Druckmitteleinlass 10 des Hydraulikzylinders 1 und der Auslassöffnung 11 und somit dem Druckmitteleinlass der Primäreinheit angeordnet ist.
Die Drosseleinrichtung 25 ist hierbei in der Axialdurchbrechung 17 der Schieberhülse 16 angeordnet und beispielsweise als Leitungsbruchsicherung 26 ausgebildet.
Eine weitere Leitungsbruchsicherung 27 ist im Druckmitteleinlass 10 des Zylinderbodens 5 angeordnet.
Die Schieberhülse 16 ist mit einem unteren Abschnitt in dem Dichtungsträger 6 und mit einem oberen Abschnitt in der Kolbenstange 3 angeordnet, wobei am Übergang der beiden Abschnitte ein Radialabsatz gebildet ist, der zusammen mit der oberen Stirnseite des Dichtungsträgers 6 einen Anschlag 28 für die Öffnungsstellung der Schieberhülse 16 bildet. Die Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 ist mit einem Absatz versehen, der zusammen mit der oberen Stirnseite der Schieberhülse 16 einen Anschlag 29 für die Sperrstellung der Schieberhülse 16 bildet.
Oberhalb der Verbindungsöffnung 14 der Kolbenstange 3 ist an der Kolbenstange 3 ein Ring 30 befestigt, der mit dem Zylinderkopf 4 den oberen Endanschlag der Kolbenstange 3 definiert.
In der in der Figur 1 dargestellten Stellung ist die Schieberhülse 16 mittels der Feder 21 in die Öffnungsstellung beaufschlagt, in der die Schieberhülse 16 am Anschlag 28 anliegt. Der Hydraulikzylinder 1 befindet sich in der unteren Endstellung mit vollständig eingefahrener Kolbenstange 3.
Wird zum Anheben des Hydraulkzylinders 1 und zum Betätigen der Primäreinheit unter Druck stehendes Druckmittel zum Druckmitteleinlass 10 gefördert und durchströmt dieses Druckmittel die Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 auf dem Weg von der Einlassöffnung 9 zur Auslassöffnung 11 tritt an der als Leitungsbruchsicherung 26 ausgebildeten Drosselstelle, insbesondere bei einer hohen Viskosität und/oder einem hohen Druckmittelstrom, eine Druckdifferenz auf, wodurch die Schieberhülse 16 von dem an der Steuerfläche 24 anstehenden, zuströmenden Druckmittel entgegen der Feder 21 nach oben in die in der Figur 2 dargestellte Sperrstellung beaufschlagt wird, in der die Schieberhülse 16 am Anschlag 29 anliegt.
In der Sperrstellung der Schieberhülse 16 ist der als Radialbohrung 19 ausgebildete Verbindungskanal 18 zusammen mit der Ringnut 20 von dem Dichtungsträger 6 verschlossen und somit die von den Radialbohrungen 12, 13 gebildete Verbindungsöffnung 14 der Kolbenstange 3 mittels der Schieberhülse 16 abgesperrt, wodurch der Abfluss von Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum B über die Verbindungsöffnung 14 der Kolbenstange 3 und den Verbindungskanal 18 der Schieberhülse 16 gesperrt ist. Der Druckmittelraum B bildet somit eine abgeschlossene und inkompressible Ölsäule, wodurch die Kolbenstange 3 blockiert wird und ein Ausfahren der Kolbenstange 3 durch das die Kolbenstange 3 durchströmende Druckmittel verhindert wird. Das die Kolbenstange 3 durchströmende Druckmittel wird somit an die Primäreinheit geleitet und kann die Primäreinheit betätigen, ohne dass sich der Hub der von dem Hydraulikzylinder 1 gebildeten Sekundäreinheit verändert.
Erreicht die Primäreinheit die Endstellung und beendet die gewünschte Bewegung, fordert die Primäreinheit keinen weiteren Druckmittelstrom an, wodurch die Druckmittelströmung in der Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 zwischen der Einlassöffnung 9 und der Auslassöffnung 11 zusammenbricht und somit an der Drosselstelle 25 keine Druckdifferenz mehr auftritt. Die Schieberhülse 26 wird somit von der Feder 21 nach unten in Richtung des Anschlages 28 und somit in die Öffnungsstellung beaufschlagt, in der Druckmittel aus dem Druckraum B über die Verbindungsöffnung 14 der Kolbenstange 3 und den Verbindungskanal 18 der Schieberhülse 16 ungehindert in die Axialausnehmung 8 abströmen kann. Das weiterhin dem Hydraulikzylinder 1 an dem Druckmitteleinlass 10 und somit dem kolbenseitigen Druckmittelraum A zuströmende Druckmittel ermöglicht somit das in der Figur 3 gezeigte Ausfahren der Kolbenstange 3, bis die Kolbenstange 3 - wie in der Figur 4 dargestellt ist - mit dem Ring 30 in Anlage an den Zylinderkopf 4 gelangt und der Hydraulikzylinder 1 die obere Endstellung mit vollständig ausgefahrener Kolbenstange 3 erreicht. Die in dem Druckmittelraum A angeordnete Stirnseite der Kolbenstange 3 bzw. des Dichtungsträgers 6 stellt hierbei die druckbeaufschlagte Kolbenfläche des Hydraulikzylinders 1 da.
Falls hierbei in der Verbindung der Auslassöffnung 11 mit der Primäreinheit ein Leitungsbruch aufritt, wird die Leitungsbruchsicherung 26 durch den plötzlich ansteigenden Druckmittelstrom in der Axialausnehmung 8 der Kolbenstange 3 von der Einlassöffnung 10 zur Auslassöffnung 11 in eine in der Figur 5 dargestellte Sicherheitsstellung beaufschlagt und gleichzeitig die Schieberhülse 16 durch die auftretende Druckdifferenz in die Sperrstellung beaufschlagt, in der die Schieberhülse 16 am Anschlag 29 anliegt. Druckmittel kann hierbei lediglich über eine in der Leitungsbruchsicherung 26 ausgebildete Drosselbohrung 35 von der Einlassöffnung 10 zur Auslassöffnung 11 abströmen, wodurch erzielt wird, dass bei einem Leitungsbruch die Kolbenstange 3 mit einer zulässigen Geschwindigkeit einfährt.
In den Figuren 6 bis 8 ist ein Hydraulikzylinder 1 mit einer unteren Endlagendämpfungseinrichtung 40 für das Einfahren der Kolbenstange 3 dargestellt. Die Schieberhülse 16 überragt hierbei die Kolbenstange 3 und den Dichtungsträger 6 nach unten und bildet mit dem Zylinderboden 5 eine Dichtfläche 41, die beispielsweise von einem Kegelsitz zwischen den Schieberhülse 16 und dem Zylinderboden 5 gebildet ist. Zudem ist die Schieberhülse 16 in dem aus der Kolbenstange 3 nach unten herausragenden Bereich mit einer beispielsweise als Drosselbohrung ausgebildeten Drosseleinrichtung 42 versehen.
Gelangt hierbei die Schieberhülse 16, die - wie in der Figur 6 gezeigt ist - an dem Anschlag 28 für die Öffnungsstellung anliegt, beim Einfahren der Kolbenstange 3 in Anlage an den Zylinderboden 5, wird - wie aus der Figur 7 ersichtlich ist - über die Dichtfläche 41 ein unterer Endlagendämpfungsraum C zwischen der Schieberhülse 16, dem Zylinderboden 5, dem Zylinderrohr 2 und der Kolbenstange 3 bzw. dem Dichtungsträger 6 gebildet. Beim weiteren Einfahren der Kolbenstange 3 kann somit Druckmittel lediglich über die Drosseleinrichtung 42 der relativ zu der Kolbenstange 3 feststehenden Schieberhülse 16 aus dem Endlagendämpfungsraum C abströmen, bis die Kolbenstange 3 die in der Figur 8 dargestellte untere Endstellung mit vollständig eingefahrener Kolbenstange 3 erreicht. Hierdurch wird das Absenken der Kolbenstange 3 vor Erreichen der unteren Endstellung abgebremst. Die an dem Verbindungskanal 18 der Schieberhülse 16 ausgebildete Ringnut 20 weist hierbei eine derartige Länge auf, dass während der gesamten Bewegung der Kolbenstange 3 relativ zu der Schieberhülse 16 während der unteren Endlagendämpfung der Druckmittelraum B über die Verbindungsöffnung 14 und den Verbindungskanal 18 an die Axialausnehmung 8 angeschlossen ist. Während der unteren Endlagendämpfung hebt hierbei die Schieberhülse 16 von dem Anschlag 28 für die Öffnungsstellung ab und befindet sich bei vollständig eingefahrener Kolbenstange 3 in einer zwischen dem Anschlag 28 für die Öffnungsstellung und dem Anschlag 29 für die Sperrstellung befindlichen Zwischenstellung.
In den Figuren 9 und 10 ist der Hydraulikzylinder 1 weiterhin mit einer oberen Endlagendämpfungseinrichtung 45 für das Ausfahren der Kolbenstange 3 versehen.
Die von der Radialbohrung 12 der Kolbenstange 3 gebildeten Verbindungsöffnung 14 ist hierbei oberhalb des Ringes 30 angeordnet. Unterhalb des Ringes 30 ist die Kolbenstange 3 mit einer beispielsweise als Drosselbohrung ausgebildeten Drosseleinrichtung 46 angeordnet. Die Radialbohrung 12 und die Drosseleinrichtung 46 der Kolbenstange 3 stehen hierbei mit einer Ringnut 47 in Verbindung, die einen Anschluss der Radialbohrung 12 und der Drosseleinrichtung 46 an die in dem Dichtungsträger 6 angeordnete Radialbohrung 13 ermöglicht und somit eine Verbindung über die in der Schieberhülse 16 angeordnete Radialbohrung 19 und die Ringnut 20 in der Öffnungsstellung der Schieberhülse 16 mit der Axialausnehmung 17 ermöglicht. Die Ringnut 47 kann an der Kolbenstange 3 ausgebildet werden, ist jedoch bevorzugt am Außenumfang des Dichtungsträgers 6 ausgebildet.
Gelangt die Kolbenstange 3 beim Ausfahren in den Bereich der oberen Endstellung wird die Radialbohrung 12 von dem Zylinderkopf 4 verschlossen. Zwischen dem Zylinderkopf 4, der Kolbenstange 3, dem Zylinderrohr 2 und dem Dichtungsträger 6 ist ein oberer Endlagendämpfungsraum D ausgebildet, der lediglich über die Drosseleinrichtung 46 und die in der Öffnungsstellung befindlichen Schieberhülse 16 an die Axialausnehmung 8 angeschlossen ist. Druckmittel kann somit aus dem oberen Dämpfungsraum D und somit dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum B lediglich über die Drosseleinrichtung 46 abströmen, wodurch das Ausfahren der Kolbenstange 3 vor Erreichen der oberen Endstellung abgebremst wird.
Mittels der erfindungsgemäßen Schieberhülse 16, die von der an der Leitungsbruchsicherung 25 auftretenden Druckdifferenz in Richtung der Sperrstellung gesteuert ist, kann somit durch das Absperren des kolbenstangenseitigen Druckmittelraumes B eine hydrodynamische Verriegelung des Hydraulikzylinders 1 erzielt werden. Hierdurch wird mit geringem Bauaufwand sichergestellt, dass erst nach der vollständigen Betätigung von dem Hydraulikzylinder 1 nachgeschalteten Sekundäreinheiten oder Primäreinheiten der Hydraulikzylinder 1 ausfährt. Bei einer Kombination eines erfindungsgemäßen der mehreren erfindungsgemäßer Hydraulikzylinder 1 mit einer Primäreinheit, die in einer Reihenschaltung angeordnet sind, wird somit sichergestellt, dass der im Druckmittelstrom am weitesten hinten liegende Verbraucher als erstes betätigt wird und danach der jeweils im Druckmittelstrom davor liegende Hydraulikzylinder 1 und schließlich der im Druckmittelstrom vorne liegende Hydraulikzylinder 1 als letzter betätigt wird. Hierdurch kann eine gewünschte Bewegungsreihenfolge sichergestellt werden, bei der eine Primäreinheit oder mehrere Sekundäreinheiten, die als Hydraulikzylinder 1 mit einer erfindungsgemäßen Schieberhülse 16 versehen sind, zeitlich nacheinander betätigt werden, so dass bei einem Hubmast, insbesondere einem Hubmast bei dem die Hydraulikzylinder der Primäreinheit und der Sekundäreinheit die gleichen Kolbenflächen aufweisen, die gewünschte Ausfahrreihenfolge sichergestellt wird.

Claims

Einrichtung zur Sicherung der Bewegungsreihenfolge von zumindest zwei in Reihe geschalteten fluidbetätigten Verdrängereinheiten, wobei eine Primäreinheit zeitlich vor zumindest einer Sekundäreinheit bewegbar ist und wobei die Sekundäreinheit als Hydraulikzylinder mit einer in einem Zylinderrohr aus- und einfahrbaren Kolbenstange ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (1) einen kolbenbodenseitigen Druckmittelraum (A) aufweist, der mit einem Druckmitteleinlass (10) für den Hydraulikzylinder (1) verbunden ist, und einen kolbenstangenseitigen Druckmittelraum (B) aufweist, wobei mittels einer Ventileinrichtung (15) der Abfluss von Druckmittel aus dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum (B) steuerbar ist.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (15) eine Sperrstellung und eine Öffnungsstellung aufweist und in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz in Richtung einer Sperrstellung beaufschlagt ist, die an einer zwischen dem Druckmitteleinlass (10) des Hydraulikzylinders (1) und einem Druckmitteleinlass der Primäreinheit angeordneten Drosseleinrichtung (25) auftritt.
Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (15) mittels einer Feder (21) in Richtung der Öffnungsstellung beaufschlagt ist.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (15) von dem dem Hydraulikzylinder (1) zuströmenden Druckmittelstrom in Richtung der Sperrstellung beaufschlagt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (3) als hohle Kolbenstange mit einer Axialausnehmung (8) ausgebildet ist, die in einem einem Zylinderboden (5) zugewandten Bereich eine Einlassöffnung (9) für den Hydraulikzylinder (1) und in einem einem Zylinderkopf (4) zugewandten Bereich eine Auslassöffnung (11) aufweist, die mit der Primäreinheit verbunden ist, wobei die Kolbenstange (3) mit einer Verbindungsöffnung (14) versehen ist, die den kolbenstangenseitigen Druckmittelraum (B) mit der Axialausnehmung (8) verbindet, wobei die Ventileinrichtung (15) als eine in der Axialausnehmung (8) längsverschiebbar gelagerte und die Verbindungsöffnung (14) ansteuernde Schieberhülse (16) ausgebildet ist, die mit einer mit der Axialausnehmung (8) in Verbindung stehenden Axialdurchbrechung (17) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberhülse (16) zur Ansteuerung der Verbindungsöffnung (14) der Kolbenstange (3) mit einem Verbindungskanal (18) versehen ist, der mit der Axialdurchbrechung (17) in Verbindung steht.
Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungskanal (18) mittels einer Ringnut (20), insbesondere einer in der Schieberhülse (16) ausgebildeten Ringnut, mit der Verbindungsöffnung (14) der Kolbenstange (3) verbindbar ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberhülse (16) mit einer in Richtung einer Öffnungsstellung wirkenden Steuerfläche (23), die an einer dem Zylinderkopf (4) zugewandten Stirnseite der Schieberhülse (16) ausgebildet ist, und einer in Richtung der Sperrstellung wirkenden Steuerfläche (24) versehen ist, die an einer dem Zylinderboden (5) zugewandten Stirnseite der Schieberhülse (16) ausgebildet ist.
Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (21) mit der in Richtung der Öffnungsstellung wirkenden Steuerfläche (23) der Schieberhülse (16) in Wirkverbindung steht und an der Kolbenstange (3) abgestützt ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (3) mit einem Anschlag (29) für die Sperrstellung und/oder einem Anschlag (28) für die Öffnungsstellung der Schieberhülse (16) versehen ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der Axialdurchbrechung (17) der Schieberhülse (16) die Drosseleinrichtung (25) angeordnet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (25) als Leitungsbruchsicherung (26) ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (1) mit einer unteren Endlagendämpfungseinrichtung (40) für die eingefahrene Kolbenstange (3) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Endlagendämfungseinrichtung (40) einen unteren Endlagendämpfungsraum (C) aufweist, der von der Schieberhülse (16) und dem Zylinderboden (5) gebildet ist, wobei die Schieberhülse (16) mit einer Drosseleinrichtung (42) zur Verbindung des unteren Endlagendämpfungsraums (C) mit der Axialdurchbrechung (17) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zylinderboden (5) und der Schieberhülse (16) eine Dichtfläche (41), insbesondere eine Kegelfläche, ausgebildet ist.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (1) mit einer oberen Endlagendämpfungseinrichtung (45) für die ausgefahrene Kolbenstange (3) versehen ist.
Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die obere Endlagendämpfungseinrichtung (45) einen von dem kolbenstangenseitigen Druckmittelraum (B) gebildeten oberen Endlagendämpfungsraum (D) aufweist, der mittels einer in der Kolbenstange (3) angeordneten und von der Verbindungsöffnung (14) axial beabstandeten Drosseleinrichtung (46) sowie der in der Öffnungsstellung befindlichen Schieberhülse (16) mit der Axialdurchbrechung (17) verbindbar ist.
Hubmast eines Flurförderzeugs mit zumindest einer Einrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche.