DE3622424A1

DE3622424A1 - Zweistufiger teleskopzylinder

Info

Publication number: DE3622424A1
Application number: DE19863622424
Authority: DE
Inventors: Guenter Bartmann; Gerd Braeckelmann
Original assignee: Montan Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: Montan Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 1986-07-03
Filing date: 1986-07-03
Publication date: 1988-01-14
Also published as: DE3760633D1; EP0273955A1; SU1705398A1; EP0273955B1; KR880701839A; JPH01500609A; US4852464A; WO1988000296A1

Description

Die Erfindung betrifft einen zweistufigen hydraulischen Teleskopzylinder, dessen Stufen in beliebiger Reihenfolge und dann auch im Gleichlauf verfahrbar sein sollen.

Überwiegend werden heute zweistufige hydraulische Teleskopzylinder in Zwangsfolgesteuerung dergestalt betrieben, daß zunächst die erste Stufe ausfährt und sodann die zweite und zunächst die zweite Stufe einfährt und sodann die erste. Durch eine entsprechend ausgelegte Ventilsteuerung ist es bei solchen Zylindern dann zwar auch schon möglich, eine andere Aus- bzw. Einfahrfolge zu wählen, die bekannten zweistufigen hydraulischen Teleskopzylinder dieser Art lassen jedoch keinen Gleichlauf sowohl beim Aus- als auch beim Einfahren zu. Der Gleichlauf der Zylinderstufen sowohl beim Ausfahren als auch beim Einfahren ist von Fall zu Fall jedoch auch erwünscht. Realisieren läßt sich ein Gleichlauf bei zweistufigen hydraulischen Zylindern herkömmlicher Art zwar über ein flächenabhängiges Verdrängungssystem, dabei muß dann allerdings die Ringraumfläche der ersten Stufe genauso groß ausgelegt werden wie die Kolbenfläche der zweiten Stufe. Ein solches System baut so groß, daß es jedenfalls im Rahmen des bevorzugten Einsatzfalles solcher Teleskopzylinder, nämlich als Teleskopierzylinder für Autokrane, allein schon aufgrund seiner Abmessungen nicht verwendbar ist.

Ausgehend vom im vorausgehenden umrissenen Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem zweistufigen hydraulischen Teleskopierzylinder auch den Gleichlauf der Stufen unter Einhaltung von Abmessungen sicherzustellen, die seine Einsetzbarkeit auch im Zusammenhang mit Autokranen und dergleichen zulassen.

Die Aufgabe wird mit einem Teleskopzylinder der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 umrissenen Gattung gelöst, der erfindungsgemäß entsprechend dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 ausgebildet ist. Konstruktive Ausgestaltungen des neuen Teleskopzylinders ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Soweit angesprochen ist, daß der Ringraum der ersten Stufe und der Innenraum der zweiten Stufe volumengleich sein sollen, berücksichtigt diese Formulierung Teleskopzylinder mit Stufen voneinander abweichender Länge.

Der erfindungsgemäße Teleskopzylinder ermöglicht jede beliebige Fahrweise, so

a) das Ausfahren der beiden Stufen im Gleichlauf,
b) das Einfahren der beiden Stufen im Gleichlauf,
c) das Ausfahren der ersten Stufe bei eingefahrener zweiter Stufe,
d) das Einfahren der ersten Stufe bei eingefahrener zweiter Stufe,
e) das Ausfahren der zweiten Stufe bei eingefahrener erster Stufe,
f) das Einfahren der zweiten Stufe bei eingefahrener erster Stufe,

wobei die Versionen c) bis f) auch realisierbar sind, wenn

die verharrende Stufe teilweise aus- bzw. eingefahren ist,

und

jederzeit von den Versionen a) und b) auf die Versionen c) bis f) und umgekehrt übergegangen werden kann.

Die aufgelisteten Fahrweisen a) bis f) sind im Detail in der Zeichnungsbeschreibung erläutert.

Der neue Teleskopzylinder vereinigt in sich somit die Vorzüge eines Gleichlaufzylinders mit den Vorzügen der Teleskopzylinder, die in Zwangsfolgesteuerung betrieben werden, und baut in wünschenswerter Weise klein. Im Gleichlauf wird der Teleskopzylinder insbesondere dann betrieben, wenn ein schnelles Teleskopieren erwünscht ist. Eine Arbeitsweise, bei der lediglich die erste Stufe des Teleskopzylinders aus- und einfährt, bietet sich insbesondere dann an, wenn bei steiler Auslegerlage große Lasten gehandhabt werden sollen. Eine Arbeitsweise, bei der allein die zweite Stufe aus- und eingefahren wird, kommt dann zur Anwendung, wenn bei extrem geneigtem Ausleger gleichwohl eine möglichst große Last handhabbar sein soll. Ein weiterer Anwendungsfall der zuletzt genannten Arbeitsweise ist die Montage einer Zusatzstufe.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels weitergehend erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den neuen Teleskopzylinder in eingefahrenem Zustand,

Fig. 2 den Zylinder in Fig. 1, die erste Stufe ausgefahren,

Fig. 3 den Zylinder in Fig. 1, vollständig ausgefahren,

Fig. 4 den Zylinder in Fig. 1, die zweite Stufe ausgefahren,

Fig. 5 eine Steuerung für den Zylinder in den Fig. 1 bis 4,

Fig. 6 eine Zusammenstellung von mit der Steuerung in Fig. 5 realisierbaren Schaltungen.

Der dargestellte zweistufige Teleskopzylinder besteht aus dem Grundzylinder 11 mit dem Druckraum 113, dem sich darin unter Bildung eines Ringraumes 114 (Ringraum der ersten Stufe) führenden ersten hohlen Kolben 12 (erste Stufe) mit dem Druckraum 123 und dem sich darin unter Bildung des Ringraumes der zweiten Stufe führenden zweiten hohlen Kolben 13 (zweite Stufe) mit dem Innenraum 133. Der Kolben 12 der ersten Stufe ist mit einer den Innenraum 133 der zweiten Stufe begrenzenden Kopfplatte 126 versehen. Die Kopfplatte 126 der ersten Stufe bildet mit dem Kolben der zweiten Stufe den aus den miteinander verbundenen (1331) Teilbereichen 124 und 124′ bestehenden Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe.

Der Zylinderdruckraum 113 (Druckraum der ersten Stufe) und der Druckraum 123 der zweiten Stufe sind über einen Durchgang 1211 im Boden 121 der ersten Stufe verbunden. Der Ringraum 114 der ersten Stufe ist mit dem Innenraum 133 der zweiten Stufe verbunden über eine im Boden 121 der ersten Stufe verlaufende Verbindungsleitung 1212, die in eine sich zwischen dem Boden 121 und der Kopfplatte 126 durch den Boden 131 der zweiten Stufe hindurch erstreckende, in einen Durchgang 1261 in der Kopfplatte 126 auslaufenden Durchführung 1231 übergeht.

Eine erste Druckmittelleitung 21 mündet (1111) am Boden (111) des Zylinders 11 in den Zylinderdruckraum 113. An den Ringraum 114 der ersten Stufe ist oberhalb des Bodens 121 der zweiten Stufe außerdem eine zweite Druckmittelleitung 22 angeschlossen (1112). Eine weitere Druckmittelleitung 23 mündet (1113) in eine, vom Boden 111 des Zylinders 11 ausgehende teleskopierbare, sich durch den Boden 121 der ersten Stufe sowie den Boden 131 der zweiten Stufe bis zur Kopfplatte 126 der ersten Stufe erstreckende teleskopierbare Durchführung 1131, 1232, über die und eine in der Kopfplatte 126 der ersten Stufe verlaufende Verbindungsleitung 1262 die Druckmittelleitung 22 an den Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe angeschlossen ist. Im dargestellten Fall sind das Teilstück 1232 der teleskopierbaren Durchführung 1131, 1232 zum Anschluß der Druckmittelleitung 23 an den Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe und die Durchführung 1231 zur Verbindung des Ringraumes 114 der ersten Stufe mit dem Innenraum 133 der zweiten Stufe zu einem Doppelrohr 1231, 1232 zusammengefaßt.

Bei der Betätigung des Teleskopzylinders im Gleichlauf ist die Druckmittelleitung 22 abgeworfen. Zum Ausfahren wird in diesem Fall Druckmittel über die Druckmittelleitung 21 in den Druckraum 113 des Zylinders 11 eingespeist, unter dessen Einwirkung die zweite Stufe, also der Kolben 12 ausfährt. Mit dem Einsetzen des Hubs des Kolbens 12 wird Druckmittel aus dem Ringraum 114 der ersten Stufe in den Innenraum 133 der zweiten Stufe verdrängt. Bei Einhaltung der Bedingung, daß der Ringraum 114 der ersten Stufe und der Innenraum 133 der zweiten Stufe volumengleich sind, unterstützt das aus dem Ringraum 14 der ersten Stufe in den Innenraum 133 der zweiten Stufe verdrängte Druckmittel das gleichzeitige Ausfahren der zweiten Stufe, also den Gleichlauf der Zylinderstufen. Gleich schnell fahren die Zylinderstufen dann aus, wenn Flächengleichheit zwischen dem Ringraum 114 der ersten Stufe und dem Innenraum 133 der zweiten Stufe besteht. Das beim Ausfahren aus dem Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe verdrängte Druckmittel fließt durch die Druckmittelleitung 23 zum Tank hin ab. Zum Einfahren des Teleskopzylinders wird Druckmittel durch die Druckmittelleitung 23 in den Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe eingespeist. Unter der Einwirkung des in den Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe eingespeisten Druckmittels wird die zweite Stufe des Teleskopzylinders eingezogen. Das dabei aus dem Innenraum 133 der zweiten Stufe in den Ringraum 114 der ersten Stufe verdrängte Druckmittel zieht gleichzeitig die erste Stufe ein. Das dabei sowohl aus dem Druckraum 123 der zweiten Stufe als auch aus dem Druckraum 113 der ersten Stufe verdrängte Druckmittel fließt durch die Druckmittelleitung 21 zum Tank hin ab.

Ist das Ausfahren der ersten Stufe des Teleskopzylinders bei eingefahrener Endstufe (zweite Stufe) beabsichtigt, wird die Druckmittelleitung 23 abgeworfen. Zum Ausfahren wird auch dann wieder Druckmittel durch die Druckmittelleitung 21 in den Druckraum 113 des Zylinders 11 eingespeist, unter dessen Einwirkung die erste Stufe des Teleskopzylinders ausgefahren wird, während die zweite Stufe bzw. Endstufe in ihrer Lage verharrt. Das hierbei aus dem Ringraum 14 verdrängte Druckmittel fließt über die Druckmittelleitung 22 zum Tank hin ab. Das bei der Einspeisung von Druckmittel in den Druckraum 113 der ersten Stufe zwar auch vor der zweiten Stufe anstehende Druckmittel bleibt mit Bezug auf die zweite Stufe wirkungslos, da das im Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe anstehende Druckmittel eingeschlossen ist. Zum Einfahren des Teleskopzylinders wird Druckmittel über die Druckmittelleitung 22 in den Ringraum 114 der ersten Stufe eingespeist, unter dessen Einwirkung die erste Stufe wieder eingezogen wird, wobei das im Druckraum 113 der ersten Stufe befindliche Druckmittel zum Tank hin abfließt. Auch in diesem Fall bleibt das in den Ringraum 114 eingespeiste Druckmittel aufgrund dessen, daß das im Ringraum 124, 124′ der zweiten Stufe befindliche Druckmittel eingeschlossen ist, mit Bezug auf die zweite Stufe wirkungslos.

Soll die zweite Stufe des Teleskopzylinders bei in Ausgangslage verharrender erster Stufe ausgefahren werden, wird bei geöffneten Druckmittelleitungen 21 und 23 Druckmittel durch die Druckmittelleitung 22 in den Ringraum 114 der ersten Stufe eingespeist, das über die Verbindung 1212, 1231, 1261 in den dann die Funktion des Druckraums der zweiten Stufe übernehmenden Innenraum 133 der zweiten Stufe gelangt und die zweite Stufe ausfährt. Das dabei aus dem Ringraum 124, 124′ verdrängte Druckmittel fließt über die Verbindung 1262, 1232, 1131 und die Druckmittelleitung 23 zum Tank hin ab. Einher geht damit, das heißt mit dem Ausfahren der zweiten Stufe, eine Befüllung des Druckraums 123 in der ersten Stufe mit durch die Druckmittelleitung 21 angesaugtem Druckmittel. Zum Einfahren wird Druckmittel über die Druckmittelleitung 23 und die folgende Verbindung 1131, 1232, 1262 in die Ringräume 124, 124′ der zweiten Stufe bei geöffneten Druckmittelleitungen 21 und 22 eingespeist. Das in die Ringräume 124, 124′ eingespeiste Druckmittel zieht die zweite Stufe ein. Das dabei aus dem Innenraum 133 der zweiten Stufe verdrängte Druckmittel fließt über die Verbindung 1231, 1212 zum Ringraum 114 der ersten Stufe und weiter durch die Druckmittelleitung 22 zum Tank hin ab. Gleichzeitig fließt das im Druckraum 123 der zweiten Stufe befindliche Druckmittel durch die Druckmittelleitung 21 zum Tank hin ab.

Zur Bedienung des Teleskopzylinders ist jede der Druckmittelleitungen 21, 22 und 23 im einfachsten Fall jeweils mit einem 3/3-Wegeventil versehen, wobei die Ventile individuell entsprechend den aus Fig. 6 entnehmbaren Vorgaben eingestellt werden.

Fig. 5 zeigt eine verknüpfte, die dem neuen Teleskopzylinder zugeschriebenen Fahrweisen ermöglichende Steuerung. In der Druckmittelleitung 21 befindet sich ein aufsteuerbares Senkbremsventil mit integriertem Rückschlagventil. Dieses Ventil 31 stellt zum einen sicher, daß das in den Druckräumen 113 und 123 befindliche Druckmittel nicht ungewollt abfließt, zum anderen stellt es das gedrosselte Abfließen des in den Druckräumen befindliche Druckmittel beim Einfahren sicher. Aufsteuerbar ist das Senkbremsventil 31 über sowohl von der Druckmittelleitung 22 als auch von der Druckmittelleitung 23 ausgehende Steuerleitungen, die über ein Wechselventil 32 zusammengefaßt sind. Der Druckmittelleitung 23 ist ein Überdruckventil 33 mit nachgeordneten Rückschlagventilen 331 und 332 zugeordnet, das sich in der Durchführung 1131, 1231 aufbauenden Überdruck zur jeweils drucklosen Druckmittelleitung 21 bzw. 22 hin abbaut. Ein der Druckmittelleitung 22 zugeordnetes Überdruckventil 34 stellt bei Betrieb des Teleskopzylinders im Gleichlauf sicher, daß bei voreilend in die Endlage übergehender Endstufe die erste Stufe ebenfalls in ihre Endlage überführbar bleibt. Der sich dabei im Ringraum 114 der ersten Stufe aufbauende Überdruck wird über dieses Überdruckventil 34 abgebaut in eine der Druckmittelleitungen 21 und 23, gegenüber denen das Überdruckventil 34 durch die Rückschlagventile 341 und 342 abgesichert ist. Ein weiteres Vorspannventil 36 berücksichtigt die beim Betrieb des Teleskopzylinders im Gleichlauf noch mögliche entgegengesetzte Ausnahmesituation, bei der die erste Stufe voreilend in Endlage übergeht, die zweite Stufe sich somit noch nicht in Endlage befindet und nunmehr allein durch das bodenseitig eingespeiste Druckmittel verfahren wird. Das für die vollständige Befüllung des Innenraums 133 der Endstufe noch erforderliche Druckmittel wird in diesem Fall über die an sich abgeworfene Druckmittelleitung 22 nachgespeist, das der Druckmittelleitung 22 von der Druckmittelleitung 21 her über das Vorspannventil 36 zugeführt. Mit 37 ist der sogenannte Steuerschieber bezeichnet, der in der Darstellung die verschiedenen, auf die möglichen Fahrweisen abhebenden Schaltbilder wiedergibt.

Claims

1. Zweistufiger hydraulischer Teleskopzylinder mit zwei ineinander verschiebbaren Kolben und Ringräumen zwischen den einzelnen Teleskopgliedern, einer an den Druckraum des Zylinders angeschlossenen ersten Druckmittelleitung und einer an den Ringraum der ersten Stufe oberhalb des Bodens der ersten Stufe angeschlossenen zweiten Druckmittelleitung, einer ständig offenen Verbindung zwischen dem Zylinderdruckraum und dem Druckraum in der ersten Stufe sowie einer ständig offenen Verbindung zwischen dem Ringraum der ersten Stufe und dem Innenraum der zweiten Stufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum (133) der zweiten Stufe (13) durch eine Kopfplatte (126) der ersten Stufe (12) begrenzt ist, die zusammen mit dem zweiten Kolben (13) einen aus den miteinander verbundenen (1331) Teilbereichen (124 und 124′) bestehenden Ringraum (124, 124′) der zweiten Stufe bildet, und der Ringraum (124, 124′) über eine vom Boden (111) des Zylinders (11) ausgehende, sich durch den Boden (121) der ersten Stufe und den Boden (131) der zweiten Stufe bis zur Kopfplatte (126) der ersten Stufe erstreckende teleskopierbare Durchführung (1131, 1232) an eine weitere Druckmittelleitung (23) angeschlossen ist, daß der Ringraum (114) der ersten Stufe und der Innenraum (133) der zweiten Stufe volumengleich sind und daß der Druckraum (123) der zweiten Stufe und der Ringraum (124, 124′) der zweiten Stufe im wesentlichen flächengleich sind.

2. Teleskopzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringraum (114) der ersten Stufe und der Innenraum (133) der zweiten Stufe flächengleich sind.

3. Teleskopzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die teleskopierbare, zum Ringraum (124, 124′) der zweiten Stufe führende Durchführung über eine Verbindungsleitung (1262) in der Kopfplatte (126) der ersten Stufe mit dem Ringraum (124, 124′) verbunden ist.

4. Teleskopzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilstück (1232) der teleskopierbaren Durchführung (1131, 1232) zum Ringraum (124, 124′) der zweiten Stufe von einem sich zwischen dem Boden (121) der ersten Stufe und der Kopfplatte (126) der ersten Stufe erstreckenden Doppelrohr (1231, 1232) gebildet wird, dessen äußere Strömungszone (1231) über eine Verbindungsleitung (1212) im Boden (121) der ersten Stufe den Ringraum (114) der ersten Stufe mit dem Innenraum (133) der zweiten Stufe verbindet.