EP2761189B1

EP2761189B1 - Hydraulikzylinder mit ventileinrichtung

Info

Publication number: EP2761189B1
Application number: EP12768728.3A
Authority: EP
Inventors: Bertil Lundgren
Original assignee: Nordhydraulic AB
Current assignee: Nordhydraulic AB
Priority date: 2011-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2020-09-16
Anticipated expiration: 2032-09-28
Also published as: SE1150891A1; SE535987C2; EP2761189A1; DK2761189T3; WO2013045113A1

Description

TECHNISCHER BEREICH

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1 sowie einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 11. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Hydraulikzylinder umfassend eine zylinderseitig montierte hydraulische Ventileinrichtung für die Verwendung in mobilen Hydrauliksystemen. Mobile Hydrauliksysteme werden zum Beispiel verwendet, um mobile Maschinen, wie auf Lastwagen montierte Kräne und Bagger, zu steuern.

HINTERGRUND

Bei mobilen Hydrauliksystemen müssen in vielen Fällen Sicherheitsvorschriften eingehalten werden. Bei sogenannten Lastwagen-Kränen, Baggern und vielen anderen Arten von hydraulisch gesteuerten mobilen Maschinen muss z.B. die Hebefunktion schlauchbruchsicher sein. Eine schlauchbruchsichere Funktion erhält man, wenn man ein Schlauchbruchventil direkt auf dem Hydraulikzylinder anbringt. Bei "ferngesteuerten" Ventileinrichtungen gibt es die Alternative, dass man die Ventileinrichtung gleichfalls direkt auf dem Hydraulikzylinder anbringt.
Hydraulische Ventileinrichtungen werden verwendet, um die Durchflussrichtung und die Durchflussmenge zu einem Hydraulik- oder Arbeitszylinder zu regulieren, der seinerseits die Position der Last steuert. Traditionell werden die Ventile dabei direkt, d.h. mechanisch, gesteuert. Heutzutage sind die meisten Ventileinrichtungen aber ferngesteuert. Der Fahrer oder Bediener steuert insoweit das Ventil nicht mehr mechanisch mittels einer Hebelvorrichtung, sondern er benutzt für die angesprochene Fernsteuerung einen elektrischen oder hydraulischen Joystick, der seinerseits magnetische Spulen oder Solenoide steuert, die das Fluid (Hydrauliköl) in der Ventileinrichtung regulieren. Die Ventileinrichtung selbst muss sich dabei nicht in der Nähe des Fahrers oder Bedieners befinden, sondern sie kann an einer besseren Stelle an der Maschine angebracht werden. Wenn Schlauchbruchsicherheit verlangt wird, kann die beste Position für das Ventil direkt auf dem Hydraulikzylinder sein, in einem sog. distribuierten Ventilsystem. Ein distribuiertes Ventilsystem kann auch zu einer Vereinfachung des hydraulischen Leitungssystems und einer beträchtlichen Herabsetzung der Zahl der Leitungen und Verbindungen usw. führen. Das Problem besteht aber oft darin, dass die Befestigung des Ventils auf dem Zylinder kostspielig ist und dass der zur Verfügung stehende Raum für das Anbringen des Ventils auf dem Zylinder sehr begrenzt ist.
In den Fig. 1a und 1b ist dargestellt, wie eine Ventileinrichtung 4 in üblicher Weise direkt auf einem Hydraulikzylinder 1 angebracht ist. Auf dem Hydraulikzylinder 1 befindet sich ein Anschlussblock 2, der in diesem Fall an dem Zylinder 1 festgeschweißt ist. Der Anschlussblock 2 enthält eine Befestigungsseite 3 mit gebohrten Kanälen A' und B' für die beiden Pforten des Zylinders 1 und Schraublöcher 5a für das Anbringen einer Ventileinrichtung. Die Zylinderpforte A, die zur Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 weist, ist unter dem Anschlussblock 2 angebracht und in der Abbildung nicht zu sehen. Stattdessen ist aber eine Anschlussleitung 6 zu sehen, die von dem Anschlussblock 2 zu der Zylinderpforte B führt, die auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 1 ausmündet.
In Fig. 1b ist der Anschlussblock 2 mit einer auf der Befestigungsseite 3 angebrachten Ventileinrichtung 4 dargestellt. Es werden auch die Anschlusspforten des Richtungsventils zu Tank T und Pumpe P gezeigt. Wegen des hohen hydraulischen Drucks, der typischerweise bis zu 40 MPa betragen kann, können sehr große Druckkräfte zwischen Ventil 4 und Anschlussblock 2 entstehen. Das Ventil 4 muss deshalb mit mehreren großen Schraubenbolzen 5b befestigt werden, die in den dafür vorgesehenen Löchern 5a in dem Anschlussblock 2 angebracht werden. Dieser Anschluss führt dazu, dass sowohl das Ventil 4 als auch der Anschlussblock 2 relativ groß und sperrig aufgebaut sind. Außerdem kann die Befestigung mit mehreren stabilen Bolzen im ungünstigen Fall zu Verformungen im Gehäuse des Ventils 4 führen, die wegen des außerordentlich geringen Spielraums zwischen dem Ventilschieber und dem Ventilgehäuse Veränderungen am Schieber hervorrufen können, die das Funktionieren des Ventils und die Sicherheit der Maschine gefährden.
Aus der US 2002/0162449 A1 ist eine Ventileinrichtung für die Montage an einem Hydraulikzylinder mit einer ersten Zylinderpforte bekannt, wobei die Ventileinrichtung einen ersten Zylinderpfortenanschluss für den Anschluss an eine erste Zylinderpforte auf dem Hydraulikzylinder aufweist. Die Ventileinrichtung enthält eine erste zylinderförmige Öffnung für das Umschließen eines zylinderförmigen Anschlusselements, das eine erste radiale Fluidöffnung aufweist, welche mit der ersten Zylinderpforte verbunden ist. Die zylinderförmige Öffnung enthält innen den ersten Zylinderpfortenanschluss. Mindestens zwei Dichtungen sind so angeordnet, dass sie auf beiden Seiten die erste radiale Fluidöffnung dicht abschließen, so dass ein dichter Anschluss zwischen dem ersten Zylinderpfortenanschluss und der ersten radialen Fluidöffnung entsteht, wenn das Anschlusselement in die erste zylinderförmige Öffnung eingeführt ist. Die Ventileinrichtung weist Ventile in Form von Rückschlagventilen auf.
Durch die DE 603 01 520 T2 gehört eine Drehdurchführung für einen Pneumatik- oder Hydraulikzylinder zum Stand der Technik. Der Bolzen dieser scharnierartigen Vorrichtung weist Fluidführungen auf, die es ermöglichen, einen an einem Flügel der Vorrichtung befestigten Hydraulikzylinder mit Fluid zu versorgen.
US 3,233,523 A offenbart einen Hydraulikzylinder gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Es besteht daher Bedarf an einem besseren Anschluss für ein zylinderseitig montiertes Ventil, welches ein besseres Funktionieren als die bisher bekannten zylinderseitig montierten Ventile ermöglicht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Ein Ziel der Erfindung ist es, eine neue Art von zylinderseitig montierbaren hydraulischen Ventileinrichtungen bereitzustellen, bei der die oben beschriebenen technischen Probleme nicht auftreten.
Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit einer ersten Zylinderpforte für einen Anschluss an eine auf dem Hydraulikzylinder angebrachte Ventileinrichtung, wobei die Ventileinrichtung einen ersten Zylinderpfortenanschluss für den Anschluss an die erste Zylinderpforte auf dem Hydraulikzylinder aufweist, wobei der erste Zylinderpfortenanschluss so angeordnet ist, dass er über ein Richtungsventil optional an einen ersten Druckanschluss auf der Druckseite einer Druckversorgungseinrichtung, wie einer Hydraulikpumpe, oder an einen ersten Tankanschluss an einen Tank angeschlossen wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ventileinrichtung eine erste zylinderförmige Öffnung für das Umschließen eines zylinderförmigen Anschlusselements enthält, das eine erste radiale Fluidöffnung aufweist, welche mit der ersten Zylinderpforte verbunden ist, dass die zylinderförmige Öffnung innen den ersten Zylinderpfortenanschluss enthält und dass mindestens zwei Dichtungen so angeordnet sind, dass sie auf beiden Seiten die erste radiale Fluidöffnung dicht abschließen, so dass ein dichter Anschluss zwischen dem ersten Zylinderpfortenanschluss und der ersten radialen Fluidöffnung entsteht, wenn das Anschlusselement in die erste zylinderförmige Öffnung eingeführt ist, dass der Hydraulikzylinder ein Anschlussrohr aufweist, das an seinem ersten Ende fest an die erste Zylinderpforte angeschlossen ist und das Anschlusselement mit mindestens dem einen Radialloch aufweist, das in einen Teil des Anschlusselements des Hydraulikzylinders führt, welcher Teil zum ersten Ende des Rohrs führt, dass das Radialloch an ein Umschließungselement in der Ventileinrichtung angeschlossen werden soll, das innen einen Zylinderpfortenanschluss für einen umschließenden Anschluss an das Radialloch des Anschlusselements enthält.
Die Erfindung stellt eine Ventileinrichtung mit einem erheblich verbesserten Anschluss insbesondere an einen doppeltwirkenden Hydraulikzylinder zur Verfügung. Dadurch, dass die Ventileinrichtung das Anschlussrohr umschließt, werden die Kräfte vom Druck der Hydraulikflüssigkeit im Ventilgehäuse eingeschlossen und das technische Problem des Auftretens eines beschädigten Ventilschiebers wird ganz ausgeschlossen. Außerdem ermöglicht die der Erfindung entsprechende Montage der Ventileinrichtung eine beträchtliche Raumersparnis, da keine besonderen Befestigungen wie Schraubenbolzen oder ähnliches benötigt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Leitungsverlegung aufgrund der Ventileinrichtung nach der Erfindung erheblich vereinfacht werden kann, weil weniger Schläuche erforderlich sind und die Schläuche darüber hinaus an den Hydraulikzylindern entlang verlegt werden können, was die benötigte Länge der Schläuche wesentlich reduziert.
Aus den unabhängigen Patentansprüchen und der detaillierten Beschreibung der Erfindung gehen die vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung hervor.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Folgenden wird die Erfindung im Detail beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen verwiesen wird, von denen:

Fig. 1a: einen üblichen Hydraulikzylinder mit einer Befestigungsseite für das Anbringen eines üblichen Richtungsventils zeigt;
Fig. 1b: einen üblichen Hydraulikzylinder mit einem montierten üblichen Richtungsventil zeigt;
Fig. 2: einen Hydraulikzylinder nach einer Ausgestaltung der Erfindung mit einem Anschlussrohr für den Anschluss an eine Ventileinrichtung zeigt;
Fig. 3: den Hydraulikzylinder in Fig. 2 mit einer Ventileinrichtung nach einer Ausgestaltung der Erfindung in einer Verbindungsrichtung mit dem Anschlussrohr zeigt;
Fig. 4: einen Schnitt der Ventileinrichtung nach der Erfindung in Fig. 3 zeigt, wenn diese auf das Anschlussrohr des Hydraulikzylinders gesteckt worden ist;
Fig. 5: den Hydraulikzylinder in Fig. 3 zeigt, bei der die Ventileinrichtung nach der Erfindung auf das Anschlussrohr gesteckt worden und weiter an die Kolbenstangenseite angeschlossen worden ist;
Fig. 6: einen Baggerarm mit drei nach der Erfindung zylinderseitig montierten Ventileinrichtungen zeigt;
Fig. 7: einen Hydraulikzylinder mit einem Anschlussrohr zeigt, an das ein Lasthalteventil nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung angeschlossen ist; und
Fig. 8: in der Art eines Hydraulikschaltplans ein Anschlussschema für das Lasthalteventil nach der weiteren Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

Die Fig. 2 zeigt einen der Erfindung entsprechenden Hydraulikzylinder 1 mit einem Anschlussrohr 10 für den Anschluss an eine Ventileinrichtung nach der Erfindung. Das Anschlussrohr 10 hat ein erstes Ende 11, welches fest an eine erste Zylinderpforte A auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 angeschlossen ist. Ein freies zweites entgegengesetztes Ende 12 des Anschlussrohres 10 enthält ein Anschlusselement 12a, das mit einer anderen Zylinderpforte B auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 1 verbunden werden soll. Eine Halterung 13 befindet sich in einem bestimmten Abstand d vom zweiten Ende 12 des Anschlussrohrs 10, um das Anschlussrohr 10 am Hydraulikzylinder 1 festzuhalten, aber auch, um den Anschluss an einer Ventileinrichtung 20 zu befestigen, s. Fig. 3.
Der Abschnitt des Anschlussrohrs 10, der sich zwischen Halterung 13 und dem freien zweiten Ende 12 des Rohrs befindet, besteht aus einem Anschlusselement 15. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, entspricht die Länge d des Anschlusselements 15, d.h. des Elements zwischen dem zweiten Ende 12 des Anschlussrohrs 10 und der Halterung 13, der Länge d eines Umschließungsabschnitts 21 der Ventileinrichtung 20. Der Umschließungsabschnitt 21 enthält eine durchgehende zylinderförmige Öffnung 21A und 21B, die von dem Anschlusselement 15 des Anschlussrohres 10 durchgriffen werden soll. Wenn die Ventileinrichtung 20 auf diese Weise an den Hydraulikzylinder 1 angeschlossen worden ist, kann sie mit einer Befestigungsvorrichtung an der Halterung 13 befestigt werden.
In Fig. 5 ist die Ventileinrichtung 20 an Ort und Stelle auf dem Anschlussrohr 10 und mit einer angeschlossenen Kolbenstangenleitung 16 an Anschlussteil 12a des freien zweiten Endes 12 gezeigt. Die Kolbenstangenleitung 16 verbindet die Ventileinrichtung 20 mit der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 1. Der Anschluss zwischen der Kolbenstangenleitung 16 und dem freien zweiten Ende 12 des Anschlussrohres 10 ist vorzugsweise so angeordnet, dass die Ventileinrichtung 20 im Verhältnis zum Anschlussrohr 10 und damit auch zu dem Hydraulikzylinder 1 befestigt werden kann und dass die Kolbenstangenleitung 16 an das Anschlussrohr 10 angeschlossen werden kann. Auf diese Weise erhält man eine dichte und sichere Verbindung zwischen der Ventileinrichtung 20 und den Anschluss-Pforten der beiden Kammern des Hydraulikzylinders 1, d.h. der ersten Zylinderpforte A auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 und der zweiten Zylinderpforte B auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 1. Das Anschlussteil 12a des freien Endes 12 hat einen Durchmesser, der kleiner oder höchstens ebenso groß ist wie der Innendurchmesser der durchlaufend ausgebildeten zylinderförmigen Öffnung, die aus den einzelnen, aber miteinander durchgehend verbundenen Öffnungen 21A und 21B besteht. Dieses Durchmesserverhältnis ist Voraussetzung dafür, dass Anschlussteil 12a durch die Öffnungen 21A und 21B auch hindurchgeführt werden kann.
Die Ventileinrichtung 20 enthält ferner auch Anschlüsse an eine Druckversorgungseinrichtung, wie beispielsweise eine Pumpe P und einen Tank T sowie weitere Anschlüsse für eine eventuelle weitere Verbindung mit anderen Ventileinrichtungen. So enthält Ventileinrichtung 20 eine erste Tankanschlusspforte T1 für den Anschluss an einen Tank T sowie eine erste Pumpenanschlusspforte P1 für den Anschluss an eine Pumpe P. Darüber hinaus ist die Ventileinrichtung 20 mit einer zweiten Tankanschlusspforte T2 für einen eventuellen weiteren Anschluss an eine Tankanschlusspforte einer weiteren Ventileinrichtung sowie einer zweiten Pumpenanschlusspforte P2 für einen eventuellen weiteren Anschluss an eine Pumpenanschlusspforte an derselben Ventileinrichtung versehen. Wenn die zweite Tankanschlusspforte T2 und die andere Pumpenanschlusspforte P2 verwendet werden, dient die Ventileinrichtung 20 auch als Durchführung für den Tank- bzw. Pumpenanschluss zu den anderen Ventileinrichtungen. Wenn die zweite Tankanschlusspforte T2 und die andere Pumpenanschlusspforte P2 nicht verwendet werden, sollten sie mit üblichen Mitteln wieder verschlossen werden. Der Anschaulichkeit halber wird die Ventileinrichtung 20 in den Fig. 3-5 ohne angeschlossene Schläuche für Pumpen und Tankleitungen dargestellt.
In Fig. 4 ist die Ventileinrichtung teilweise im Querschnitt und teilweise in einer Schnittdarstellung gezeigt. Wie aus Fig. 4 hervorgeht, enthält die Ventileinrichtung 20 eine durchgehende zylinderförmige Öffnung 21A und 21B für das Umschließen des Anschlusselements 15 des Anschlussrohrs 10, welches so angeordnet ist, dass es die Hydraulikflüssigkeit teils zur ersten Zylinderpforte A und teils zur zweiten Zylinderpforte B führt. Es ist im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, dass die Ventileinrichtung 20 stattdessen zwei voneinander getrennte Öffnungen 21A bzw. 21B enthält. Eine Öffnung 21A, links in der Abbildung, mit dem ersten Zylinderpfortenanschluss A' und eine Öffnung 21B, rechts in der Abbildung, mit dem zweiten Zylinderpfortenanschluss B'. Die Zylinderpfortenanschlüsse A' und B' bestehen in der dargestellten Ausgestaltung aus rundum laufenden nutförmigen Vertiefungen, welche über die Leitungen 23 bzw. 24 in Verbindung mit einem Richtungsventil 22 und einem entsprechenden Druckbegrenzungsventil 27A bzw. 27B stehen.
In der dargestellten Ausgestaltung hat das Anschlusselement 15 des Anschlussrohres 10 einen soliden mittleren Teil, der den ersten Zylinderpfortenanschluss A' und den zweiten B' wirksam voneinander trennt. Der erste Zylinderpfortenanschluss A' wird nachfolgend auch Kolbenanschluss genannt, weil er zur ersten Zylinderpforte A auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 führt. Der zweite Zylinderpfortenanschluss B' wird nachfolgend auch Kolbenstangenanschluss genannt, weil er zur zweiten Zylinderpforte B auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 1 führt.
Das Anschlussrohr 10 enthält die Radialöffnungen 18 und 19 zur Verbindung von Kolbenanschluss A' bzw. Kolbenstangenanschluss B' mit dem Richtungsventil 22, welches z.B. aus einem Ventilschieber besteht und das Fluid (ÖI) über 4 Verbindungen oder die Leitungen 23-26 steuert, die alle an einem Ende an das Richtungsventil 22 fluidführend angeschlossen sind. Das zweite Ende der ersten Leitung 23 ist an den Kolbenanschluss A' angeschlossen und die zweite Leitung 24 an den Kolbenstangenanschluss B'. Die dritte Leitung 25 ist über die erste Tankanschlusspforte T1 an den Tank T und die vierte Leitung 26 über die erste Pumpenanschlusspforte P1 an die Pumpe P angeschlossen.
Die Lage des Richtungsventils 22 wird bei der dargestellten Ausgestaltung elektrisch über ein erstes Solenoid S1 ferngesteuert. Ein zweites Solenoid S2 ist zur Steuerung eines Druckregulators in der Ventileinrichtung 20 auf eine hier nicht dargestellte, aber dem Fachmann bekannte Weise angebracht. Die Erfindung ist aber nicht begrenzt auf eine spezifische Steuerungsweise, sondern sie ist auch für eine Anwendung bei mechanisch gesteuerten Ventilen geeignet.
Das in Fig. 4 dargestellte Richtungsventil 22 ist mittels des genannten ersten Solenoids S1 verschiebbar nach links und rechts ansteuerbar. In Fig. 4 ist es in geschlossener Position 22c dargestellt, in der kein Fluid hindurchströmt. Wenn das Richtungsventil 22 nach links in eine erste offene Position 22a verschoben wird, wird die erste Pumpenanschlusspforte P1 an den Kolbenanschluss A' über die vierte bzw. erste Leitung 26 bzw. 23 und über die Radialöffnungen 18 angeschlossen. Gleichzeitig wird ein Rückfluss von Kolbenstangenanschluss B' zur ersten Tankanschlusspforte T1 über die Radialöffnungen 19 und die zweite bzw. dritte Leitung 24 bzw. 25 geleitet. Wenn das Richtungsventil 22 stattdessen nach rechts verschoben wird, wird die erste Pumpenanschlusspforte P1 an den Kolbenstangenanschluss B' über die vierte bzw. die zweite Leitung 26 bzw. 24 und über die Radialöffnungen 19 angeschlossen. Gleichzeitig kann ein Fluidfluss von Kolbenanschluss A' zur ersten Tankanschlusspforte T1 über die Radialöffnungen 18 und die erste bzw. dritte Leitung 23 bzw. 25 gehen.
Außerdem sind in den Figuren zwei an sich bekannte Druckbegrenzungsventile 27A und 27B dargestellt, die als Überlastungsschutz dienen und den Kolbenanschluss A' bzw. den Kolbenanschluss B' mit der Tankanschlusspforte T1 verbinden, wenn der Druck im betreffenden Anschluss einen bestimmten, vorher festgesetzten Wert übersteigt.
Die Ventileinrichtung 20 enthält vorzugsweise auch drei Dichtungen 28, 29 und 30, welche um das zylinderförmige Anschlusselement 15 herum angebracht sind. Eine erste Dichtung 28 ist so angebracht, dass sie den Anschluss zwischen der ersten zylinderförmigen Öffnung 21A und dem zylinderförmigen Anschlusselement 15 dicht verschließt, um sicherzustellen, dass kein Fluid in die erste Öffnung 21A eindringen kann. Eine zweite Dichtung 29 ist so angebracht, dass sie den Anschluss zwischen der zweiten zylinderförmigen Öffnung 21B und dem zylinderförmigen Anschlusselement 15 dicht verschließt, um sicherzustellen, dass keine Flüssigkeit in die zweite Öffnung 21b eindringen kann. Eine dritte dazwischen liegende Dichtung 30 ist so angebracht, dass sie die separaten Räume trennt, die die Fluidöffnungen 18 und 19 umgeben, wenn die entsprechenden Ventilleitungen 23 und 24 an die Zylinderpfortenanschlüsse A' bzw. B' angeschlossen werden, um sicherzustellen, dass die Flüssigkeit nicht zwischen den Zylinderpfortenanschlüssen eindringen kann.
Die Dichtungen können z.B. aus üblichen O-Ringen bestehen. Alternativ ist es möglich, dass die Öffnungen 21A und 21B mit einer Dichtung für das zylinderförmige Anschlusselement 15 versehen werden, die aus einem angepassten, ausreichend eng sitzenden Dichtelement besteht und keine Hydraulikflüssigkeit durchlässt. Der Fachmann kennt andere geeignete Methoden für eine Dichtung zwischen einem Rohr und einer Innenstange, und die Erfindung ist nicht auf eine dieser bekannten Dichtungen begrenzt. Irgendeine Art von Dichtung ist aber erforderlich.
In der dargestellten Ausgestaltung der Ventileinrichtung 20 sind die erste und die zweite Tankanschlusspforte T1 bzw. T2 auf den gegenüber liegenden Seiten der Ventileinrichtung 20 angebracht. Ebenso sind die erste und die zweite Pumpenanschlusspforte P1 bzw. P2 auf den gegenüberliegenden Seiten der Ventileinrichtung 20 angebracht. Alle diese Anschlusspforten sind so angebracht, dass sie im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, so dass die erste Tank- bzw. Pumpenleitung T1, P1 parallel zum Hydraulikzylinder 1 auf der einen Seite der Ventileinrichtung 20 und die zweite Tank- bzw. Pumpenleitung T2, P2 parallel zum Hydraulikzylinder 1 auf der anderen Seite der Ventileinrichtung 20 angeschlossen werden.
In Fig. 6 ist ein Kranbaum 40 mit einem Kranarm 41 und einer Kranschaufel 42 dargestellt. Der Baum 40 kann hochgestellt und gesenkt werden mittels eines ersten Hydraulikzylinders 1, auf dem eine erste Ventileinrichtung 20 angebracht ist, die die relativen Bewegungen der Kolbenstange 6 im Verhältnis zum Kolben steuern soll. Ein erstes Leitungspaar mit einem Schlauch vom Tank des Fahrzeugs (nicht gezeigt) und ein Schlauch von der Pumpe ist an die erste Ventileinrichtung 20 angeschlossen. Wie oben beschrieben, ist die Ventileinrichtung 20 außerdem über ein Anschlussrohr 10 an die erste Zylinderpforte A auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 und über eine Kolbenstangenleitung 16 an die zweite Zylinderpforte B auf der Kolbenstangenseite des Hydraulikzylinders 1 angeschlossen.
Von der ersten Ventileinrichtung 20 kommend ist ein zweites Leitungspaar 44 an eine zweite Ventileinrichtung 20' angeschlossen, welche mittels eines zweiten Hydraulikzylinders 1' den Winkel zwischen Baum 40 und Kranarm 41 steuert. Außerdem ist ein drittes Leitungspaar 45 von der zweiten Ventileinrichtung 20' kommend an eine dritte Ventileinrichtung 20" angeschlossen, welche den vorgebbaren Winkel der Kranschaufel 42 steuert.
Die erste und die zweite Ventileinrichtung 20 bzw. 20' fungieren beide als Durchführungen, während die dritte Ventileinrichtung 20" nur die Eingänge (T1 und P1) für die Pump- und Tankleitungen benutzt, wobei die Ausgänge (T2 und P2) unbenutzt bleiben und vorzugsweise wieder verschlossen werden.
Aus Fig. 6 geht einer der Vorteile der Erfindung hervor: die Leitungsverlegung zu und von den Ventilen wird wesentlich erleichtert, teils weil die Leitungen von einer Ventileinrichtung zu einer anderen weitergehen können und teils weil die Leitungen darüber hinaus parallel zu den Hydraulikzylindern, von Anschluss zu Anschluss, angebracht werden können, so dass die Strecke möglichst kurz wird.
In den Fig. 7 und 8 ist eine andere Ausgestaltung einer Ventileinrichtung 35 nach der Erfindung dargestellt. Diese Ventileinrichtung 35 ist als ein Lasthalteventil ausgebildet, das sich von der oben beschriebenen Ventileinrichtung 20 in erster Linie dadurch unterscheidet, dass es kein Richtungsventil enthält und dass es statt dessen ein druckreguliertes Ventil 37 und ein Rückschlagventil 38 aufweist. Aus dem Schema in Fig. 8 ist zu erkennen, dass ein separates Richtungsventil 36 an die Ventileinrichtung 35 angeschlossen ist. Wird das Richtungsventil 36 nach links betätigt, fließt die Hydraulikflüssigkeit von Pumpe P durch das Rückschlagventil 38 und in die Kammer auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders 1 durch die erste Zylinderpforte A. Das druckregulierte Ventil 37 bleibt in dieser Position im Normalfall geschlossen. Wenn die Kolbenstange nach oben geschoben wird, wird die Hydraulikflüssigkeit von der Kolbenstangenseite des Zylinders durch die zweite Zylinderpforte B hinausgedrängt. Die Hydraulikflüssigkeit, die die Kolbenstangenseite des Zylinders verlässt, wird durch das Richtungsventil 36 zum Tank T geleitet.
Wenn das Richtungsventil 36 stattdessen nach rechts betätigt oder verschoben wird, wird die Druckseite P1 an die andere Zylinderpforte B angeschlossen und die erste Zylinderpforte A wird gleichzeitig an den Tank T angeschlossen. Da kein Fluid in dieser Richtung durch das Rückschlagventil 38 fließt, müssen S_A und S_B gemeinsam die Federkraft der Feder 39 übersteigen, damit das druckregulierte Ventil 37 in die nächste offene Position gerät und die Hydraulikflüssigkeit die Kolbenseite des Zylinders durch die erste Zylinderpforte A verlassen kann.
Für einen Fachmann auf diesem Gebiet ist somit klar, dass die Ventileinrichtung 35 hinsichtlich des Anschlusses einem konventionellen Lasthalteventil entspricht. Neu ist dabei, wie es an den Hydraulikzylinder 1 angeschlossen wird. Dies ist schematisch in Fig. 7 dargestellt und entspricht der Art, wie die oben beschriebene Ventileinrichtung 20 an den Hydraulikzylinder 1 angeschlossen wird.
Die Ventileinrichtung 35 enthält somit wiederum eine durchgehende Öffnung 21a-21b, durch welche ein Anschlussrohr 10 eingeführt ist. Das Anschlussrohr 10 ist an seinem ersten Ende 11 fest an die erste Zylinderpforte A an den Hydraulikzylinder 1 angeschlossen. Das Anschlussrohr 10 hat weiterhin ein Anschlusselement 15 mit mindestens einem Radialloch 18. Das Anschlusselement ist in Fig. 7 in die Ventileinrichtung 35 integriert und somit nicht zu sehen. Der Anschluss an die separaten Teile 15A und 15B des Anschlussrohrs 10 kann aber vorzugsweise im Wesentlichen dieselbe Ausgestaltung haben wie bei der oben beschriebenen Ventileinrichtung 20, die in Fig. 4 dargestellt ist. Der Unterschied besteht demnach darin, dass die Ventileinrichtung 35 in der Form eines Lasthalteventils kein Richtungsventil enthält. Stattdessen enthält die Ventileinrichtung 35 ein druckreguliertes Ventil 37 und ein Rückschlagventil 38 in der in der Fig. 8 dargestellten Weise.
Aus dieser anderen Ausgestaltung der Ventileinrichtung ergibt sich auch, dass die Anschlüsse an die Ventileinrichtung 35 anders ausgestaltet sind. Anstatt über eine Pumpen- bzw. Tankanschlusspforte direkt an die Pumpe P und den Tank T angeschlossen zu sein, ist die Ventileinrichtung 35 an ein externes Richtungsventil 36 angeschlossen. Deshalb enthält die Ventileinrichtung 35 eine erste Weiterverbindung A", die über das druckregulierte Ventil 37 und das Rückschlagventil 38 an die erste Zylinderpforte A angeschlossen ist, und eine zweite Weiterverbindung B", die an die zweite Zylinderpforte B eventuell auch über ein nicht gezeigtes druckreguliertes Ventil oder ein Rückschlagventil, vergleichbar wie bereits für die Zylinderpforte A erläutert, angeschlossen ist.
Das Lasthalteventil soll sicherstellen, dass der Hydraulikzylinder im Falle eines eventuellen Schlauchbruchs nicht unkontrolliert einfährt. Wenn die Schlauchverbindung zwischen der ersten Weiterverbindung A" und dem externen Richtungsventil 36 versagt, ist es dennoch möglich, das Senken oder das Einfahren des Hydraulikzylinders zu steuern. Wenn der Druck auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders ausreicht, damit der Signaldruck S_A von der ersten Zylinderpforte A allein die Federkraft der Feder 39 übersteigt, gerät das druckregulierte Ventil 37 in eine teilweise offene Position, so dass die Hydraulikflüssigkeit die Kolbenseite des Zylinders durch die erste Zylinderpforte A in kontrollierter Weise verlassen kann. Wenn der Druck nicht ausreicht, muss die Pumpe P einen ausreichend großen Druck liefern, damit der Signaldruck S_A von der ersten Zylinderpforte A und der Signaldruck S_B von der zweiten Zylinderpforte B zusammen die Federkraft der Feder 39 übersteigen und das druckregulierte Ventil 37 sich öffnet. Je größer der von der Pumpe vermittelte Druck ist, desto größer ist der Signaldruck S_B von der zweiten Zylinderpforte B und desto mehr wird das druckregulierte Ventil 37 geöffnet. Dank des Lasthalteventils 35 ist es somit möglich, das Senken des Hydraulikzylinders 1 durch Bedienung des externen Richtungsventils 36 zu steuern.
Beide Ausgestaltungen der Ventileinrichtungen 20 und 35 können sowohl für einzelnwirkende als auch für doppeltwirkende Hydraulikzylinder genutzt werden. Wenn sie für einzelnwirkende Hydraulikzylinder genutzt werden, haben sie vorzugsweise nur eine zylinderförmige Öffnung 21A, in welche ein Ende eines Anschlussrohrs eingeführt wird.
Wenn sie doppeltwirkend sind, haben sie also auch eine Weiterverbindung zur zweiten Zylinderpforte B. Ein Lasthalteventil kann auch so aufgebaut sein, dass es ein druckreguliertes Ventil und ein Rückschlagventil für beide Zylinderpforten A und B hat. Das ist wichtig bei Anwendungen, bei denen die Last im Verhältnis zum Hydraulikzylinder nach beiden Seiten wirken kann.
Das Anschlussrohr hat Radiallöcher für den Anschluss an die erste Zylinderpforte A. Ein Vorteil der Radiallöcher 18 und 19 ist, dass sie nicht axial am Ende des Anschlussrohrs angebracht sind und dass der Druck der Hydraulikflüssigkeit auf diese Weise keine Kräfte in axialer Richtung erzeugen kann. Die Kräfte werden nicht nur im Innern der Ventileinrichtung aufgenommen, sondern auch durch die Dichtungen 28, 29 und 30.
In der oben stehenden Beschreibung der Erfindung ist auf verschiedene Ausgestaltungen verwiesen worden. Die Erfindung ist aber nicht auf eine dieser spezifischen Ausgestaltungen begrenzt. Sie wird stattdessen nur durch das Ausmaß des Schutzes begrenzt, das in den folgenden Patentansprüchen definiert wird.

Claims

Hydraulikzylinder (1) mit einer Ventileinrichtung (20, 35) und mit einer ersten Zylinderpforte (A) für einen Anschluss an die auf dem Hydraulikzylinder angebrachte Ventileinrichtung (20, 35), wobei die Ventileinrichtung (20, 35) einen ersten Zylinderpfortenanschluss (A') für den Anschluss an die erste Zylinderpforte (A) auf dem Hydraulikzylinder (1) aufweist, wobei der erste Zylinderpfortenanschluss (A') so angeordnet ist, dass er über ein Richtungsventil (22, 36) der Ventileinrichtung (20, 35) wahlweise an einen ersten Druckanschluss (P1) auf der Druckseite (P) einer Druckversorgungseinrichtung, wie einer Hydraulikpumpe, oder an einen ersten Tankanschluss (T1) an einen Tank (T) angeschlossen wird, wobei die Ventileinrichtung (20, 35) eine erste zylinderförmige Öffnung (21A) für das Umschließen eines zylinderförmigen Anschlusselements (15) enthält, dadurch gekennzeichnet, dass das zylinderförmige Anschlusselement (15) eine erste radiale Fluidöffnung (18) in Form eines Radiallochs aufweist, welche mit der ersten Zylinderpforte (A) verbunden ist, dass die zylinderförmige Öffnung (21A) innen den ersten Zylinderpfortenanschluss (A') enthält und dass mindestens zwei Dichtungen (28, 30) so angeordnet sind, dass sie auf beiden Seiten die erste radiale Fluidöffnung (18) dicht abschließen, so dass ein dichter Anschluss zwischen dem ersten Zylinderpfortenanschluss (A') und der ersten radialen Fluidöffnung (18) entsteht, wenn das zylinderförmige Anschlusselement (15) in die erste zylinderförmige Öffnung (21A) eingeführt ist, dass der Hydraulikzylinder (1) ein Anschlussrohr (10) aufweist, das an seinem ersten Ende (11) fest an die erste Zylinderpforte (A) angeschlossen ist und das zylinderförmige Anschlusselement (15) mit mindestens dem einen Radialloch (18) aufweist, das in einen Teil (15A) des zylinderförmigen Anschlusselements (15) des Hydraulikzylinders führt, welcher Teil (15A) zum ersten Ende (11) des Anschlussrohrs (10) führt, dass das Radialloch (18) an ein Umschließungselement (21) in der Ventileinrichtung (20, 35) angeschlossen ist, das innen den ersten Zylinderpfortenanschluss (A') für einen umschließenden Anschluss an das Radial loch (18) des zylinderförmigen Anschlusselements (15) enthält.
Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite zylinderförmige Öffnung (21 B) für das Umschließen des oder eines zylinderförmigen Anschlusselements (15) enthält, das so angeordnet ist, dass es zu einer zweiten Zylinderpforte (B) am Hydraulikzylinder (1) führt, dass die zweite zylinderförmige Öffnung (21 B) innen einen zweiten Zylinderpfortenanschluss (B') enthält, dass das zylinderförmige Anschlusselement (15) eine zweite radiale Fluidöffnung (19) aufweist, die mit der zweiten Zylinderpforte (B) verbunden ist und dass mindestens zwei Dichtungen (29, 30) so angeordnet sind, dass sie auf beiden Seiten die zweite radiale Fluidöffnung (19) dicht abschließen, so dass ein dichter Anschluss zwischen dem zweiten Zylinderpfortenanschluss (A') und der zweiten radialen Fluidöffnung (19) entsteht, wenn das zylinderförmige Anschlusselement (15) in die zweite zylinderförmige Öffnung (21B) eingeführt ist.
Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine durchgehende zylinderförmige Öffnung (21A, 21B) für einen umschließenden Anschluss an das zylinderförmige Anschlusselement (15) enthält, dass das zylinderförmige Anschlusselement (15) einen stabilen mittleren Teil (17) aufweist, der das zylinderförmige Anschlusselement (15) in zwei separate Teile (15A, 15B) unterteilt, von denen ein erster Teil (15A) des zylinderförmigen Anschlusselements (15) zur ersten Zylinderpforte (A) und ein zweiter Teil (15B) zur zweiten Zylinderpforte (B) führt und dass beide separaten Teile radiale Fluidöffnungen (18, 19) aufweisen, über die die jeweiligen Zylinderpforten (A, B) an die entsprechenden Zylinderpfortenanschlüsse (A', B') angeschlossen werden.
Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (15B) des zylinderförmigen Anschlusselements (15) einen Anschlussteil (12a) enthält, welcher das Ende (12) des zylinderförmigen Anschlusselements (15) bildet und dass das Anschlussteil (12a) so angeordnet ist, dass es aus der zweiten zylinderförmigen Öffnung (21B) hervorsteht, um mit der zweiten Zylinderpforte (B) verbunden zu werden.
Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie drei Dichtungen (28, 29, 30) enthält, die um das zylinderförmige Anschlusselement (15) herum angeordnet sind, dass eine erste Dichtung (28) so angeordnet ist, dass sie den Anschluss zwischen der ersten zylinderförmigen Öffnung (21A) und dem zylinderförmigen Anschlusselement (15) dicht abschließt, eine zweite Dichtung (29) so, dass sie den Anschluss zwischen der zweiten zylinderförmigen Öffnung (21B) und dem zylinderförmigen Anschlusselement (15) dicht abschließt, und eine dritte, dazwischen liegende Dichtung (30) so, dass sie die separaten Räume trennt, bei denen die betreffenden Zylinderpforten (A,B) an die entsprechenden Zylinderpfortenanschlüsse (A', B') angeschlossen werden.
Hydraulikzylinder (1) gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (35) ein Lasthalteventil ist, das ein druckreguliertes Ventil und ein Rückschlagventil aufweist, um die Last bei einem eventuellen Schlauchbruch bei der ersten Zylinderpforte (A) am Hydraulikzylinder (1) zu halten, und dass die Ventileinrichtung (35) an ein separates Richtungsventil (36) für eine optionale Verbindung mit dem ersten Druckanschluss (P1) oder dem ersten Tankanschluss (T1) angeschlossen ist.
Hydraulikzylinder (1) gemäß einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Richtungsventil (22) enthält, das zwischen einer geschlossenen Position (22c) und zwei offenen Positionen (22a, 22b) eingestellt werden kann, dass das Richtungsventil (22) in der ersten offenen Position (22a) den ersten Druckanschluss (P1) mit dem ersten Zylinderpfortenanschluss (A') und den ersten Tankanschluss (T1) mit dem zweiten Zylinderpfortenanschluss (B') verbindet und wobei das Richtungsventil (22) in der zweiten offenen Position (22b) den ersten Druckanschluss (P1) mit dem zweiten Zylinderpfortenanschluss (B') und den ersten Tankanschluss (T1) mit dem ersten Zylinderpfortenanschluss (A') verbindet.
Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zweite Tankanschlusspforte (T2) für einen eventuellen Anschluss an eine Tankanschlusspforte einer weiteren Ventileinrichtung (1', 1") sowie eine zweite Pumpenanschlusspforte (P2) für den Anschluss an derselben weiteren Ventileinrichtung (1', 1") aufweist.
Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Tankanschlusspforte (T1, T2) auf den gegenüberliegenden Seiten der Ventileinrichtung (20, 35) angebracht sind und dass alle diese Anschlusspforten im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, so dass damit verbundene Leitungen parallel zueinander von den gegenüberliegenden Seiten der Ventileinrichtung (1) aus verlaufen.
Hydraulikzylinder (1) gemäß einem der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder (1) ein doppeltwirkender Hydraulikzylinder ist, der auch eine zweite Zylinderpforte (B) für den Anschluss an dieselbe Ventileinrichtung (20, 35) hat, dass das zylinderförmige Anschlusselement (15) des Anschlussrohrs (10) separate Radiallöcher (18, 19) aufweist, die in separate Teile (15A, 15B) des zylinderförmigen Anschlusselements (15) des Hydraulikzylinders (1) führen, welche Teile (15A, 15B) durch einen stabilen mittleren Teil (17) voneinander getrennt sind, dass ein erster Teil (15A) der beiden separaten Teile zum ersten Ende (11) des Rohrs (10) führt und ein zweiter Teil (15B) zum zweiten Ende (12) des Rohrs (10) führt zum weiteren Anschluss an die zweite Zylinderpforte (B), und dass die Radiallöcher (18, 19) an ein Umschließungselement (21) in der Ventileinrichtung (20) angeschlossen werden sollen, das innen zwei Zylinderpfortenanschlüsse (A', B') für einen vorzugsweise umschließenden Anschluss an die entsprechenden Radiallöcher (18, 19) des zylinderförmigen Anschlusselements enthält.
Doppeltwirkender Hydraulikzylinder (1) gemäß Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ende (12) des Anschlussrohrs (10) ein Anschlussteil (12a) enthält, das aus dem Umschließungselement (21) der Ventileinrichtung (20) herausragt und mit der zweiten Zylinderpforte (B) verbunden wird, dass das Anschlussteil (12a) einen Durchmesser hat, der kleiner oder höchstens ebenso groß wie der Innendurchmesser der durchgehenden zylinderförmigen Öffnung (21A, 21B) ist.