DE2003814A1 - Vorrichtung zur Umsetzung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung um eine Schwenkachse - Google Patents

Description

. '■ . 28* Januar 1970

j^ ö Münchens,

C__ _~ ErhardtstraBe 11 τ/Z

attL Xs, *Λ.οα<μκΛ. Telefon 240675

Patentanwälte

International Harvester Company

North Michigan Avenue 200 3814

Chicago, Illinois 60611 (V. St. Av)-

Vorrichtung zur Umsetzung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung um eine Schwenkachse

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umsetzung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung um eine Schwenkachse. Schwenkvorrichtungen üblicher Ausführung ver= wenden zwei lotrechte Zylinder und ein mechanisches Gestänge, ■ das zur Durchführung der gewünschten Schwenkbewegung um l80° dient. Normalerweise dient der eine Zylinder zur völligen Durchführung der Schwenkbewegung in der einen Richtung, wäh= rend der andere Zylinder für die gesamte Drehbewegung in der entgegengesetzten Richtung vorgesehen ist. Die geradlinige Zylinderbewegung wird unter Verwendung von Gestängen oder Drehzapfen in die kreisförmige Bewegung umgesetzt, die not= wendig ist, um die Baueinheiten zu verschwenken. Am Ende des, Schwenkhubes sind Gummipuffer vorgesehen, um den Stoß der Baueinheit zu dämpfen, wenn das Ende der Drehbewegung er= reicht wird, und oft werden ein Steuerventil enthaltende Entriegelvorriehtungen verwendet, um gegen Ende des Hubes die Kraft zu mindern und dadurch in diesem kritischen Augen= blick durch Verkleinerung der Drehkraft den Stoß zu dämpfen. Allein nur eine Verminderung der Drehkraft in diesem Abschnitt ist jedoch nicht ausreichend, da zu verschwendende Bauein= heiten, .beispielsweise Tragmasten von Schaufelladern gewöhn= lieh sehr schwer sind und deshalb und wegen ihres Trägheits= momentes tatsächlich gebremst oder gedämpft werden sollten.

. _: , 00983 1/1223

M- Ο mm

2 G C 3 8 U

Solchen bekannten Vorrichtungen fehlen daher hinsichtlich der Drehkraft j der Energieabsorption und des Geschwindig= keitspotentials die gewünschten idealen Eigenschaften. In dieser Hinsicht eine Verbesserung zu erreichen, ist Auf= gäbe der Erfindung.

Pur eine schnelle Drehbewegung ist eine von der Schwing= brücke aufzubringende möglichst große Drehkraft anzustreben, die über den ganzen Drehbereich gleichmäßig,, relativ hoch und von gleicher Geschwindigkeit ist. An jedem Ende des Schwenkbereiches sollte eine Dämpfungsvorrichtung vorge= sehen sein, um den Stoß der verschwenkten Baueinheit, wenn sie am Ende ihrer Schwenkbewegung auf einen mechanischen Anschlag auftrifft, auf einen Kleinstwert zu dämpfen. Nach diesen der Erfindung zugrundeliegenden Erkenntnissen soll die Lösung ausgebildet sein, die grundsätzlich in einer neuartigen Kombination von mechanischen Bauelementen in solcher Anordnung zu sehen ist, daß diese bei Betätigung in der Weise auf ein mit ihnen gelenkig verbundenes Teil einzuwirken vermögen, daß dieses um eine relativ fest an= geordnete Schwenkachse eine Drehbewegung ausführt.

Hierfür gibt es in der Technik mannigfaltige Anwendungs= fälle, beispielsweise bei Schaufelladern, deren die Schau= fei tragender Mast um eine vertikale Achse verschwenkt werden soll, oder bei einem angelenkten Fahrzeug, bei dem der Vorderteil gegenüber dem rückwärtigen Teil über einen Gelenkzapfen steuerbar verbunden ist, oder bei irgendwelchen anderen Vorrichtungen und Geräten, bei welchen eine Drehoder Schwenkbewegung um eine Achse erwünscht ist.

Die hierfür gemäß der Erfindung in Vorschlag gebrachte Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß zwei in Gelenkver= bindung stehende Teile über zwei hydraulische Kraftzylinder gelenkig verbunden sind und in den Lauf der Druckflüssig= keit zwischen deren Quelle und den Krafthebern ein die

009831/1223 ORIGINAL INSPECTED

Durchflußrichtung steuerndes Ventil eingeschaltet ist, über welches die Kraftheber durch geradlinige Bewegung ihrer Kolbenstangen wenigstens einem der in Gelenkver= bindung stehenden Teile eine Schwenkbewegung im ührzei= gersinne oder entgegen dem Uhrzeigersinn erteilen, und daß in die zu den Krafthebern führenden Flüssigkeits= leitungen einerseits mit dem einen oder anderen Kraft= heber andererseits mit einem der in Gelenkverbindung stehenden Teile gelenkig verbundene Ventile angeordnet sind, welche die Stellung des mit ihnen verbundenen Kraft= hebers .abtasten und während der Verschwenkung eine wenig= stens angenähert konstante Drehkraft aufrechterhalten.

Diese letztgenannten Ventile sind vorzugsweise als Schie= berventile ausgebildet, deren Schieber je mit einem, der Kraftheberzylinder gelenkig verbunden sind. In weiter bevorzugter Aueführung ist in die diese Ventile mit den Kraftheberzylindern verbindenden Flüssigkeitsleitungen ein Rückschlagventil und in bevorzugter Ausführung auch ein Abflußventil eingeschaltet. Ein solches Abflußventil besteht dann aus einer im Innern des Ventilgehäuses im Bereich der Schieberbohrung vorgesehenen Ausnehmung und einem im Schieber vorgesehenen Querkanal, der im Zusammen= wirken mit der Ausnehmung eine variable Durchflußöffnung darstellt. .

Eine bevorzugte Anwendung findet diese Vorrichtung bei einem Schaufiliader mit einem über eine auf einem Schlep= per angeordnete Schwingbrücke verschwenkbaren, die Schaufel tragenden Mast und mit hydraulischen Krafthebern zur Be= tätigung des Mastes. In diesem Fall ist die Lösung dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingbrücke mit dem auf dem Schlepper fest angebrachten Tragrahmen durch zwei mit der Hydraulikanlage des Schleppers verbundene Kraftheber verbunden ist, deren Zylinder um im Tragrahmen fest ange= brachte Achsen und deren Kolbenstangen um eine in der

0098 31/1223

Schwingbrücke fest angebrachte Achse verschwenkbar sind, und daß in den Lauf der Druckflüssigkeit ein die Durch= flußrichtung steuerndes Ventil eingeschaltet ist, über welches die Kraftheber durch geradlinige Bewegung dieser Kolbenstangen der Schwingbrücke und damit dem Schaufel= mast eine Schwenkbewegung um die Schwenkachse erteilen.

Bei dieser Ausführung ist in die Flüssigkeitsleitungen, welche das die Durchflußrichtung steuernde Ventil und die Kraftheber verbindet, je ein die Stellung des zugehörigen Krafthebers beim Verschwenken der Schwingbrücke abtasten=

»des und die Flüssigkeit zu den Krafthebern regelndes und damit die Drehkraft etwa konstant haltendes Steuerventil eingeschaltet·

Auf der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt, die nachfolgend erläutert werden. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines hinten an eine.' "öülepper angebrachten Schaufelladers, bei lfelcher der Er= findungsgegenstand zur Anwendung kommen kann;

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt wiedergegebene Ansieht ρ der bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ver=

Wendung korjnenden Kraftheber mit dem schematisch angegebenen Flüssigkeitsverlauf und mit den in diesen Lauf eingeschalteten erfindungsgemäßen Ventilen;

Fig. 2a ein Querschnitt durch eine in der einen Einlauf=

öffnung des Krafthebers angeordnete Drosselstelle;

Fig. 3 ist ein Querschnitt durch eines der erfindungsgemäß verwendeten Schieberventile.

009831/1223

Die. Pig, 4,- 5, 6 und 7 veranschaulichen unterschiedliche Stellungen der verschwenkbar angeordneten Kraftzylinder.

Fig. 8 ist eine schaubildliche Darstellung des Träger= rahmens;

Fig. 9 zeigt in Draufsicht eine Ausführungsform des Anschlusses der Kolbenstangen der Kraftheber an die Schwenkachse;

Fig. 10 zeigt schematisch angedeutet die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei einem ange= lenkten Fahrzeug.

Der in Fig. 1 veranschaulichte, in bekannter Weise an der Rückseite eines Schleppers angebrachte Schaufellader besteht aus einem Tragrahmen S, der .die in Fig. 8 gezeigte Form haben kann und der über Stabilisierungsärme abgestützt ist, dem Träger N und den hieran angelenkten Armen, welche verschwenkbar die Schaufel R tragen; Kraftheber M sind vorgesehen, um die Schwenkbewegungen von Armen und Schaufel zu steuern.

Gemäß der Erfindung ist zwischen dem Träger N und dem Tragrahmen S eine allgemein'mit 10 bezeichnete Schwing= brücke vorgesehen, die aus einem U-förmig ausgeschnittenen Teil mit vertikalen Seitenwänden 12, horizontalen Stegen \%y 11 und Platten 13, 13 besteht, durch welche die Schwing= brücke verschwenkbar mit dem Tragrahmen verbunden ist. An diese Schwingbrücke ist der Träger N in herkömmlicher Weise angeschlossen. Zwischen den Stegen 11, 11 ist eine verti= kale Achse 14 angeordnet, an welche die Kolbenstangen 21, 21· von hydraulisch zu betätigenden Krafthebern 20, 20* gemeinsam angeschlossen sind, deren Zylinder 22, 22', wie Fig. 2 und 8 zeigen, über vertikale Achsen 40-, 40¹ schwenk= bar mit dem Tragrahmen S verbunden sind. Beim Einziehen,

003031/1223

- 6 - ■ 20D38U

bzw. Ausstoßen der Kolbenstangen 21, 21· gegenüber den Zylindern 22, 22» wird die Schwingbrücke 10 über ihre Schwenkverbindungen 13, 13 verdreht, wobei die Kraft= heber die Schwingbrücke über Hebelarme Ll und L2 be= tätigen, die durch den rechtwinkligen Abstand zwischen den Platten 13, 13 und den Kolbenstangen 21, 21 · bestimmt sind.

Der Kreislauf der Druckflüssigkeit, welche die Kraft= heber 20 und 20' betätigt, ist in Fig. 2 dargestellt. Da diese Kraftheber und die hiermit verbundenen Teile gleich oder zumindest sehr ähnlich ausgebildet sind, sind die für den in dieser Figur links veranschaulichten Kraftheber verwendeten Bezugszeichen die gleichen wie die für den rechts dargestellten Kraftheber, nur ver= sehen mit einem zusätzlichen Index.

Für die anfängliche Steuerung des Flusses im dargestell= ten Kreislauf ist ein Vierwegeventil V vorgesehen, das in drei verschiedene Stellungen zu bringen ist. Ein sol= ches Ventil ist bekanntj es kann zusätzlich noch mit kreuzweise angeordneten Druckbegrenzungsventilen ver= sehen sein, über eine Zulaufleitung 51 und eine Abfluß= leitung 52 ist dieses Ventil mit der auf dem Schlepper angebrachten, nicht veranschaulichten Hydraulikanlage üblicher Ausbildung verbunden. Das Ventil kann Druck= flüssigkeit entweder zu einer Leitung 55 oder zu einer Leitung 56 leiten, wobei der Abfluß jeweils über die andere dieser Leitungen erfolgt. Die Leitung 55 verzweigt in einen zur Einlaßöffnung 100 eines Steuerventils und in eine zum Einlaß 100» eines zweiten Steuerventils 20O¹ führenden Leitungszweig 60 bzw. 61. Auch die Leitung 56 verzweigt in die Leitungszweige 62 und 63, die zu Ein= laßöffnungen 101 bzw. 101· dieser Ventile führen. An weitere im Gehäuse des Ventils 200 vorgesehene Kanäle 102 und 103 schließen Leitungen 64 bzw. 65 an, die die

009831/1223

200381A

Verbindung zum Kräftheber 20 darstellen und dort zu einer am hinteren Ende des Zylinders 22 befindlichen öffnung 104 bzw. zu einer am vorderen Ende dieses Zylinders gelegenen öffnung 105 führen. In gleicher Weise ist die Leitungsver= bindung zwischen dem Ventil 200·und dem anderen Kraftheber 20* ausgebildet. Jedes Ventil ist zwischen Gelenkzapfen 41, 41* am Tragrahmen S und 42, 42* am Kraftheber verschwenk= bar angeordnet. Die Bauart dieser Kraftheber ist beschrie= ben in der USA-Patentschrift 3 296 942, weshalb nachfolgend nur deren Hauptbestandteile beschrieben werden, und zwar anhand des in Pig, 2 rechts dargestellten Krafthebers.

Im Zylinder 22 ist verschieblieh ein Kolben 23 angeordnet, an den die_ Kolbenstange 21 angreift und diesen Kolben durch= setzt. Auf sein hinteres Ende ist eine nach hinten offene Kappe 24 aufgesetzt und mittels einer Unterlegscheibe 30 und einer Mutter 25 befestigt. Die Wandung dieser Kappe weist einen nach außen gewölbten Plansch 26 auf, hinter dem ein kurzer Ring 27 lose in einer eolchen Weise gefaßt ist, daß er eine begrenzte Bewegung reehtwinklig zur Stange 21 ausführen kann* An seiner Innenseite weist dieser Ring V-förmige Einschnitte 28 auf»

Wenn beim Einziehen des Kolbens 23 Flüssigkeit vom Kopfende dieses Zylinders verdrängt und der Ring 27 bis vor die mit der öffnung 104 in Verbindung stehende öffnung in der Zylin= derwand gel'angt, wird der Abfluß der Flüssigkeit aus dem Kopfende des Zylinders gedrosselt und durch die Einschnitte 28 wird der Abfluß auf ein gedrosseltes Maß eingestellt. Diese Einschnitte wirken hierbei also gegen Ende der Ein= ziehbewegung des Kolbens abbremsend. Bei der weiteren Er= läuterung sind die durch die Kolben 23, 23' jeweils abge= trennten Räume mit A, B, C und D bezeichnet, wie in den Fig. 2 - 6 vermerkt.

Die abmessende Wirkung der Einschnitte 28 wird durch eine

0098 31/1223

• - β - . 2Θ038Η

Meßdüse 119 bzw. 119* unterstützt, wie sie in Fig. 2a dargestellt ist. Diese weist in einer verhältnismäßig großen Kammer 120 ein in 'Flußrichtung frei bewegbares Einsatzstück 121 mit einer mittleren Bohrung 122 und Aus« nehmungen 123 an ihrer Rückseite auf. In die Kammer A einströmende Flüssigkeit findet in dieser Meßdüse nur

r wenig Widerstand, da die Durchflußbereiche durch die Bohrung 122, durch den zwischen der Kammerinnenwand und dem Einsatzstück 121 vorhandenen Zwischenraum und durch

f die Ausnehmungen 123 ziemlich groß sind. Wenn hingegen Flüssigkeit aus der Kammer A abfließt und hierdurch das Einsatzstück gegen dessen mit 125 bezeichnete Innenfläche

W angedrückt wird, beschränkt sich der Abflußbereich auf den Querschnitt der kleinen Bohrung 122. Außer dieser Abfluß= drosselung verhindern die Meßdüsen 119 und 119' auch noch eine Lntleerung, die später noch beschrieben werden wird.

Jedes dieser Ventile besteht, wie Fig. 3 zeigt, aus einem Gehäuse 201 mit einer Bohrung 202, in der axial verlager= bar ein Schieber 203 geführt ist, dessen aus dem Gehäuse herausragendes Ende mit einem mit Gewinde versehenen Schaft versehen ist, auf den ein Endstück 204 aufgeschraubt ist, . das zur Verbindung mit dem Gelenkzapfen 42 in ein Auge

ausläuft. Der Schaft ist in einer Buchse 205 gefaßt, die Il durch einen Schnappring 208 im Gehäuse 201 gehalten und durch Dichtungsringe 206 und 207 abgedichtet ist.

Der Schieber 203 selbst ist mit einer mittleren Bohrung 209 versehen, die sich vom Bodenende des Schiebers bis etwa zu seiner Mitte erstreckt und mit der Querkanäle 210 am oberen Ende der Bohrung 209 und 211 etwa in der Mitte dieser Bohrung in Verbindung stehen. Die Außenwand des Schiebers ist etwa auf halber Länge der Bohrung 209 kon= zentrisch zum Querkanal 211 mit einer Ausnehmung 212 versehen, die an ihrem Ende der Bemessung dienende Nuten 213 und 214 aufweist.

009831/1223

Die den Schieber 203 führende Bohrung 202 des Gehäuses ist mit vier kreisringförmigen Ausnehmungen versehen. Die in Fig. 3 am weitesten oben liegende Ausnehmung 220 befindet sich in der dargestellten Stellung des Schiebers benachbart zu einem Kanal 23O₄ der über eine Drossel 231 und ein Rückschlagventil 251 mit der schon erwähnten Ein= lauföffnung 101 in Verbindung steht. Auch eine tiefer ge= legene Ausnehmung 221 steht über einen Verbindungskanal 235 niit der Öffnung 101 in Verbindung, Eine noch tiefer liegende Öffnung 222 steht über einen Verbindung«kanal 240 mit der Öffnung 103 in Verbindung, und eine noch darunter, befindliche Ausnehmung 223 steht mit den er= wähnten Öffnungen 100 und 102 in Verbindung,

Aufgabe dieses Schieberventils ist es, den zugeordneten Kraftheber in bezug auf seine Schwenkstellung um die vertikale Achse 40, 40· abzutasten und die einströmende Druckflüssigkeit ¹ZU der bzw. zu den richtigen Seiten des Kraftheberkolbens zu leiten, um dadurch die Schwing= brücke 10 in der gewünschten Richtung zu drehen. Jedes Ventil kann zwei Erstellungen einnehmen, wie in Fig. 4 dargestellt. In dieser Stellung ist das Ventil 200 voll geöffnet und Ventil 200* ganz geschlossen. In jeder die= ser Stellungen besteht freier Durchfluß zwischen den Öffnungen 100 und 102 bzw. 100» und 102^f, der allein von der Druckdifferenz abhängt, -weil die Ausnehmungen 223 und 223* diese Leitungsverbindung stets offenhalten. In der Offenstellung steht die Öffnung 101 über dem Kanal 235, die Ausnehmung 221 und den Kanal 240 mit der Öffnung 103 in Verbindung. Befindet sich das Ventil 200 in der Schließstellung, stehen die Öffnungen 100, 101, 102 und 103 über die Ausnehmung 212, den Qüerkanal 211, die mittlere Bohrung 209 und den oberen Querkanal 210 unter= einander in Verbindung. Wenn sich der Schieber aus der Offenstellung zur Schließstellung verschiebt, nähert sich der Querkanal 210 der Ausnehmung 220 und dem hieran an=

003831/1223

20038U

schließenden Kanal 230 und erlangt dann nachfolgend mit diesem Kanal Verbindung. Das allmähliche öffnen und Schließen dieses Querkanals 210 durch den Kanal 230 kommt einer veränderlichen Durchflußverbindung gleich und kann als veränderliche Meßdüse angesehen werden. Die durch den Querkanal 210 und die Ausnehmung 220 ge= bildete veränderliche Durchflußöffnung stellt im Zusammen= wirken mit dem Kanal 230 und der Drossel 231 des Rück= schlagventils 251 ein Abflußventil dar, dessen Wirkung mit der später folgenden Beschreibung der Betriebsweise erläutert wird.

Außer dem bereits beschriebenen Schieberventil 203 ist in dessen Gehäuse noch eine Ventilanordnung 300 vorge= sehen, und zwar ist zwischen der Ausnehmung 222 im Ventil= gehäuse und der öffnung 103 ein Rückschlagventil 301 zwischengeschaltet. Zu diesem Zweck ist in der Öffnung 103 eine Buchse 302 fest angeordnet, gegen welche eine Feder 303 anliegt, die einen Ventilkegel 304 mit seinem verjüngten Ende gegen einen am Ausgang des Kanals 240 vorgesehenen Ventilsitz drückt. In diesem Ventilkegel vorgesehene Querbohrungen 306 ermöglichen der vom oberen Ende des Krafthebers 20 abströmenden Flüssigkeit einen Durchfluß über einen Kanal 341 zu einem weiteren Rück= schlagventil 310. Eine in diesem Ventil vorgesehene, sich gegen einen Schraubenbolzen 311 abstützende Feder 313 drückt über eine sie umgebende zylindrische Hülse 320 ein Ventil 314 gegen seinen als Kugelschale ausgebildeten, mit einer Durchlaßöffnung 310 versehenen Sitz 315. über einen Kanal 317 ist dieses Rückschlagventil mit dem Kanal 240 verbunden.

Wie zuvor erläutert, ist diese Steuervorrichtung in einem Schaufellader angeordnet, wobei die Kolbenstangen 21, 21' auf einen gemeinsamen Gelenkpunkt einwirken. Dies kann in

009831/1223

der in Fig· 9 wiedergegebenen Ausführung geschehen, in der die Enden der Kolbenstangen 21,. 21' auf Abstand von= einander an einen zweiarmigen Hebel T¹ angeschlossen sind, über den die Drehbewegung gegenüber dem Trägarm S gesteuert wird.

Fig. 10 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem ans gelenkten Fahrzeug 400, das aus zwei um eine gemeinsame Achse 4O3 verschwenkbaren Rahmen 401 und 402 besteht. Die Hydraulikzylinder sind mit ihren Kolbenstangen 21, 21* bei dieser Anwendung zwischen den Rahmen 401 und angeordnet und auf diesen durch Zapfenverbindungen 420, 42O¹".,. 421, 421* verschwenkbar angeordnet. Die beschriebene Ventilsteuerung kann auch bei dieser Anwendung zur be= wußten Betätigung der Hydraulikzylinder 20, 20' benutzt werden.

Bevor die Arbeitsweise erläutert wird, seien einige grund= säteliche Bemerkungen vorausgeschickt. Jeder Hydraulik= zylinder betätigt die Schwingbrücke 10 über einen Hebelarm Ll oder L2, deren Größe sich fortlaufend ändert. Die Fig. 4 7, die vier Arbeitsstellungen wiedergeben, zeigen, daß in der 1. Stellung, die einen Drehbereich von -3° bis 60° . betrifft, Ll den größten Wert hat, daß in der 2. Stellung,. die einen Drehbereich von 60° bis 120° umfaßt, weder Ll noch L2 einen maximalen Wert haben, wohingegen in der Stellung, die sich auf einen Drehbereich von 120° bis 168° bezieht, L2 den Größtwert hat. Die 4. Stellung zeigt die Wirkungsweise des Ablaßventils während der letzten weni= gen Vfinkelgrade der Drehung. Wenn also die Drehkraft in der ersten Stellung durch den Hydraulikzylinder 20 und in der 2. Stellung durch beide Zylinder aufgebracht wird und in der 3. und 4. Stellung der Hydraulikzylinder 20· kraft= ; wirksam ist, so verläuft die Drehkraftkurve der Anlage sinusförmig, wie auch die Geschwindigkeitskurve sinusförmig Verläuft, wenn auch phasenverschoben. Die Ventile 200 und

009831/1223

20038H

200* leiten die Druckflüssigkeit in solcher Weise, daß jeweils der richtige Hydraulikzylinder die Drehkraft er= zeugt, wobei sich die Größe dieser Sinuskurven in durch= aus annehmbaren Grenzen hält. Nachfolgend wird nunmehr die Arbeitsweise der Anlage unter Bezugnahme auf die Fig. 4 bis 8 beschrieben·

Es sei angenommen, der Fahrer wünscht den Träger N der Schaufel von rechts nach links zu verschwenken, also aus einer Stellung, die mit -3° bezeichnet werden soll, in eine Stellung, die mit 183° gekennzeichnet ist. Er λ hat dann lediglich den Schieber des Vierwegeventils in die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung zu verschieben, wodurch Druckflüssigkeit von der Hydraulikanlage auf den Schlepper über die Leitung 55 zugeführt wird und der Abfluß durch die Leitung 56 erfolgt.

Anhand der die erste Stellung wiedergebenden Fig. 4 kann der Lauf der Flüssigkeit weiterverfolgt werden. f*oer die Zweigleitung 60 gelangt sie zur Öffnung 100, fließt im Ventilgehäuse 201 über die Ausnehmung 223 zur Auslaß= Öffnung 102 und durch die Leitung 64 zur Öffnung 104 im Hydraulikzylinder 22; dort tritt sie in den Raum A ein und drückt den Kolben 23 und die Kolbenstange 21 nach W vorn bzw. nach außen·

Die in die Abzweigung 61 eintretende Flüssigkeit fließt durch deren Verlängerung 61· zur Öffnung 101* des Ventils 200'· Ein Weiterfluß ist jedoch nicht möglich, da der Kanal 230» durch das Rückschlagventil 251* und der Kanal 235 durch den sich in der Schließstellung befindenden Schieber 203' gesperrt ist. In dieser Stellung müssen beide Kolbenstangen 21 und 21* ausstoßen, um die Schwing= brücke durch Drehung der zwischen den Platten 13, 13 an= . geordneten Achse 14 zu verschwenken. Um die Stange 21· auszustoßen, muß Druckflüssigkeit in den Raum C geleitet

009831/1223

werden* Diese gelangt nach dorthin durch die die öffnungen 102» und 104» verbindende Leitung 64». Zur Öffnung 102· strömt die Flüssigkeit durch die die Verlängerung der Lei= tung 63 darstellende Leitung 63' und durch die Leitung 65», da in dieser Schieberstellung die den Durchfluß ermögli= chende Ausnehmung 212' die drei Leitungen miteinander ver= bindet.

Die aus den Räumen B und D hierbei herausgedrückte. Flüssig= keit strömt zum jeweiligen Ventil 200 bzw. 200.»- zurück. Sie stößt beim Eintritt in das Ventilgehäuse auf das Rückschlag= ventil 301 oder 301» und wird zum Rückschlagventil 310 oder j 310' geleitet. Durch diese Rückschlagventile wird in den Räumen B und D ein vorbestimmter Druck aufgebaut, wodurch eine sich auf die Schwingbrücke auswirkende übergroße Dreh= kraft verhindert wird. Dies ist notwendig, weil der Hebel= arm Ll in dieser Stellung seinen größten Wert hat.

Bei Annahme, daß die Anlage so ausgebildet ist, daß sie bei etwa 150 kg/cm arbeitet, so würde dieser Druck im Raum A herrschen. Sind die Rückschlagventile 310 und 310·

2 so eingestellt, daß sie bei 30 kg/cm öffnen, dann baut sich in den Räumen B und D ein Gegendruck von etwa gleicher Höhe auf. So sorgen die Rückschlagventile 310 und 310» in dieser Stellung für einen ruhigen Verlauf der Drehung* Die ' Flußrichtung und die in der Anlage herrschenden Drücke halten diesen Zustand aufrecht, bis der Kraftheber 20» in bezug auf die Schwenkachse 14 zentrisch ausgerichtet ist und die Schwingbrücke über etwa ein Drittel ihres mög= liehen Schwenkbereiches oder um 60° ausgeschwenkt ist.

Wenn gemäß der in Fig. 5 veranschaulichten 2. Stellung der Träger fast um 60° verschwenkt ist, dreht sich der Kraft= heber 20» um seine Schwenkachse 40* entgegen dem Uhrzeiger= sinn, wodurch das Ventil· 200' allmählich geöffnet wird. Die Größe des Hebelarmes Ll nimmt fortlaufend ab, und die

009831/1223

20038U

vom Kraftheber 20 in der 1. Stellung allein aufgebrachte Drehkraft wird kleiner, da die Schwingbrücke sich dreht. In ähnlicher Weise steigt die Winkelgeschwindigkeit an· Bei angenähert 60° beginnt das Ventil 200» sich allmäh= lieh zu öffnen und läßt dann Flüssigkeit in den Raum D des Krafthebers 20* einfließen· Eine zusätzliche Dreh= kraft wird durch den Hebelarm L2 erzeugt. Die in die öffnung 101» einströmende Druckflüssigkeit nimmt dann ihren Weg durch den Kanal 235' und gelangt nach Umfließen des Schiebers 203' in die Leitung 65* und über diese in den Raum D. Die' aus dem Raum C abgedrückte Flüssigkeit fließt über die Drossel 119» zur öffnung 104» und in die a%chließende Leitung 64» und umfließt im Ventil 200» den Schieber 203' und strömt durch die Leitungen 63», ab; das bedeutet, bei 60° erfolgt eine Zunahme der Dreh= kraft. Die Winkelgeschwindigkeit der Schwingbrücke 10 muß abnehmen, und im Hinblick auf die Drossel 119 kann die im Raum C enthaltene Flüssigkeit das Bestreben des Mastträgers, durchzulaufen, zunichte machen und so eine Kavitation ver= hindern· Auch das ein Abfließen von Flüssigkeit aus dem Raum B verhindernde Rückschlagventil 310 wirkt bei der Vermeidung von Kavitation unterstützend mit·

Diese Durchflußeigenschaften bleiben während der weiteren Schwenkbewegung des Mastträgers erhalten, bis sich der Kraftheber 20 zur Schwenkachse 14 zentrisch ausrichtet und die Schwingbrücke 10 und der Mastträger N der Schaufel eine Schwenkstellung von etwa 120° erreichen, was in der die 3. Stellung veranschaulichenden Fig. 6 dargestellt ist· In dieser Stellung ist die Kolbenstange 21 am weitesten ausgestoßen und muß die Stoßrichtung umkehren, während die Kolbenstange 21* weiter eingezogen wird. Der Hebelarm L2 nähert sich nunmehr seinem größtmöglichen Wert, während der Hebelarm Ll einen Nullwert durchläuft. Die gesamte Drehkraft wird jetzt vom Kraftheber 20» aufgebracht, während der Kraftheber 20 nunmehr eine Verminderung der Leistung

009831/1223

-15- 20038 H

-bewirken muß, die durch den anwachsenden Wert des Hebel= armes L2 des Krafthebers 20* bedingt ist. Durch die Richtungsumkehr des Flusses innerhalb der Räume A und B des Krafthebers 20 bewegt sich der Schieber 203, da dieser Kraftheber weiter um seine Schwenkachse 40 entgegen dem Uhrzeigersinne verschwenkt, in seine Schließstellungj dabei wird die Flußrichtung in den beiden Leitungen 64 und 65 wie nachfolgend beschrieben wird, umgekehrt.

Wie zuvor ausgeführt, wird der Fluß hervorgerufen, indem Flüssigkeit der Ventilöffnung 100 durch die Leitung 60 des Ventils 200 zugeführt wird, wobei sich, dann der Druck über die Leitungen 64 und 65 auf'die beiden Räume A und B erstreckt, weil die Leitungen 60, 64 und 65 über die Aus= nehmung 212 des Schiebers 203 miteinander verbunden sind. Da nun in diesen Räumen A und B der Druck der Anlage herrscht, wirkt auf die Kolbenstange 21 eine sie ausstoßende Gesamt= kraft· Da jedoch der Hebelarm Ll eine kleinere Länge hat als der Hebelarm L2 und somit die ausstoßende Kraft des Kraft= hebers 20 kleiner ist als die einziehende Kraft des Kraft= hebere 20*, wird der Kraftheber 20* wirksam und bewirkt ein Einziehen der Kolbenstange 21, und der Fluß zu den Räumen B und A wird umgekehrt. Diese auf die Kolbenstange 21 wirkende resultierende Auszieh-Gesamtkraft bewirkt eine Beruhigung der vom Kraftheber 20· erzeugten Drehkraft· Hier= bei ist zu beachten, daß kurz vor der Umkehr der Flußrich= tung im Kraftheber 20 die von beiden Krafthebern erzeugte Drehkraft abnimmt, während die Geschwindigkeit zunimmt· Da nunmehr die Drehkraft wieder anzuwachsen beginnt, muß die Geschwindigkeit abnehmen, und die Drosseln 119 und 119* verhindern dann Kavitation.

Wenn die Schwenkbewegung dem Winkelwert von l83°.nahe kommt, muß eine Abbremsung wirksam werden. In dieser Stellung ist die Flußrichtung die gleiche wie jene in

009831 /1223

Fig. 6. Auch herrscht in den Räumen A₁ B und D noch der Druck der Anlage, während der Raum C über die Drossel 119* in der öffnung 104* an den Abfluß angeschlossen 1st. Um den Mastträger zu bremsen, muß sowohl die kinetische Energie der Schwenkmasse als auoh die Energie der zu* strömenden Flüssigkeit absorbiert werden· Der Druck in den Räumen A und C setzt anfänglich der durch die zu« strömende Flüssigkeit erzeugten Kraft Widerstand entgegen, da die Flüssigkeitsverdrängung aus diesen Räumen durch die Drosseln 119 und 119* gehemmt wird und der Raum A dem Druck der Anlage ausgesetzt ist. Wenn sich der Dämpfungsring 27* über die öffnung 104' bewegt, wird er zu dieser durch den Abflußstrahl hingezogen, und Flüssigkeit kann dann nur über die Meßeinschnitte 28 ▼erdrängt werden, was einen Anstieg des Druckes auf einen den in der Anlage herrschenden Druck weit übers steigenden Wert zur Folge hat, der durch das Rückschlags ventil begrenzt ist. Somit wird durch den Kraftheber 22» eine negative Kraft und dadurch eine Abbremsung erzeugt. Die kinetische Energie wird unmittelbar durch die im Raum C entwickelte negative Kraft, durch den Widerstand des Krafthebers 20 und die Drossel 119 absorbiert. Jedoch hat der Anstieg des Druckes im Raum C auch zur Folge, daß der Druck in der Anlage wächst, und es soll, um den Druckanstieg in der Zuflußleitung klein zu halten, das allgemein mit 250 bezeichnete Ablaßventil zweckmäßig zu öffnen beginnen und die Bremsung einleiten, wodurch die durch den Dämpfungsring 27* verursachte Bremsung einsetzt·

Außer der Wirkung, den Druckanstieg klein zu halten und die Abbremsung einzuleiten, hat die Ventileinrichtung den weiteren Effekt, die Eingangsenergie und damit die gesamte Energie zu verkleinern, die durch den Dämpfungseffekt im Raum C absorbiert werden muß. Demzufolge verschiebt sich ' nach Einleitung der Abbremsung der Schieber 203 des Ven= tils 200 in seine Schließstellung, wobei alle nach außen

009831/1223

. ₁₇- 20038U

führenden öffnungen untereinander verbunden sind. Wenn sich die Querbohrung 210 dem Kanal 230 nähert, wird die Eingangsenergie im steigenden Maße durch die Leitung abgeführt· Doch soll diese variable öffnung zweckmäßig solche Abmessungen haben, daß wohl die Eingangsenergie im steigenden Maße verkleinert werden kann, aber doch ausreichend Energie in der Anlage erhalten bleibt, um ein brauchbares Geschwindigkeitspotential für eine Port= Setzung der Schwenkbewegung der Schaufel zu erzeugen, wenn auch diese gestoppt worden ist. Als Beispiel sei angegeben, daß die Plüssigkeitsquelle etwa 40 l/min bei einer etwa für 150 kg/cm ausgelegten Anlage fördert, und daß die bei Annäherung der Querbohrung 210 an den Kanal 230 sich bildende variable Durchflußmündung bei einem Schwenkwinkel von 168 zu öffnen beginnt und die durch den Dämpfungsring 27* veranlaßte Abbremsung bei einem Schwenkwinkel von 177° stattfindet. Wenn schließ= lieh angenommen wird, daß-die Abflußeinrichtung bei einer Winkelverdrehung von 168° keine Flüssigkeit ab= fließen läßt und bei I83⁰ Verdrehung weniger als den vollen Durchfluß freigibt, so können folgende Peststel= lungen getroffen werden:

Bei 169^ beginnt die Abbremsung, und die einströmende Flüssigkeit wird in steigendem Maße zum Behälter zurück= geführt. Nähert sich der Mastträger einem Winkelwert von 177°, erzeugt der Raum C eine negative Kraft, wodurch der größere Teil der Bewegungsenergie absorbiert wird, der Druck in der Zufuhrleitung steigt an, doch durch die Ab= flußeinrichtung 250 wird der Druckanstieg klein gehalten. Wenn der Fahrer die Schwenkbewegung bei 179° stoppt, dann aber die Drehung bis auf einen Winkelwert von I83⁰ fort= setzen will, ermöglicht die richtig bemessene Ventil- und Abflußeinrichtung 250 auch diese Bewegung. Wenn dann die variable Durchflußöffnung nur 26 l/min auf den Anlage= druck abfließen läßt, ist ein maximales Geschwindigkeits=

009831/1223

potential von 13 l/min auf den Anlagedruck verfügbar, um Drehkraft zu erzeugen und die Drehung fortzusetzen· Dieses Geschwindigkeitspotential stellt innerhalb der Anlage an den äußersten Grenzen der Schwenkbewegung den "Pfeffer" dar. Das bedeutet, bei Betätigung der Schaufel kann der Fahrer gute Bremseigenschaften erreichen und eine ausgezeichnete Anpassung an eine fortzusetzende Drehbewegung, nachdem die Schwingbrücke 10 im Winkel= bereich zwischen 168° und 183° eine Geschwindigkeit gleich null erreicht hat. Daraus ergibt sich, daß die Ventileinrichtung ¹J eigenartige Funktionen erfüllen kann, und diese sind:

1. Sie steuert den Dämpfungseffekt der schwingenden Masse gegen Ende der Schwenkbewegung, indem die Einström= energie von der Zufuhrleitung vermindert wird, oder anders ausgedrückt, sie erhöht das desamtvermögen der Energieabsorption und verkürzt dadurch die zum Verschwenken benötigte Zeit, weil die Schwenkmasse in einer kürzeren Zeitspanne stillgesetzt werden kann·

2. Sie hält auch während der Abbremsung die volle Dreh= kraft aufrecht (jedoch bei einem verhältnismäßig kleinerem Winkelgeschwindigkeitspotential), so daß die Drehung aus dem Stillstand noch mit voller Dreh= kraft mit dem in der Anlage herrschenden Druck im Be= reich der Abbremsung begonnen werden kann·

3. Sie vermindert einen Druckanstieg in der Zuleitung zu Beginn der Dämpfung, wenn als der Dämpfungsring zur Anlage kommt, und damit eine auf einen solchen Druckanstieg zurückzuführende Beschädigung der Pumpe und anderer hiermit in Verbindung stehender Bauteile.

4. Sie vermindert die Hitze, die während der Dämpfung erzeugt wird.

009831/1223

20038U

Im Austausch zu der beschriebenen variablen Durchfluß= öffnung können auch auf den Durchfluß ansprechende be= sondere Vorrichtungen zur Verwendung kommen, so kann zwischen dem beschriebenen Ventil und den hydraulischen Krafthebern ein Schieberventil zwischengeschaltet sein, das bei einem bestimmten Druckdifferential wirksam wird, wobei das Druckdifferential quer zu einer festen öffnung gemessen wird· Dann wirkt bei einem festgelegten Fluß durch die Durchflußöffnung im angetriebenen Kraftheber ein Druckdifferential auf den durch eine Feder vorge= spannten Schieber und verschiebt ihn zu einer Abfluß= stellung, um der Zufuhrleitung Flüssigkeit zu entziehen.

Aus den in den Fig. 4 bis 8 wiedergegebenen Betriebs= Stellungen ergibt sich, daß mittels der beschriebenen Vorrichtung zwei Hydraulikzylinder auf einen gemeinsamen Qelenkpunkt einwirken können, um dadurch eine geradlinige Bewegung in eine Drehbewegung umzusetzen, also eine Schwenks bewegung irgendeines drehbar angeordneten Teiles zu be= wirken, und eine im wesentlichen konstante Ausgangsleistung aufrechtzuerhalten. Weiterhin bleibt die Geschwindigkeit während der ganzen Drehbewegung in einem ausreichenden Bereich angenähert aufrechterhalten, und selbst in den äufteraten Drehbereichsgrenzen wird ein maximales Qeschwin= digkeitspotential erreicht. Eine beachtliche Eigenschaft der beschriebenen Anlage ist ferner, daß, wenn eine Masse, die eine sehr hohe Trägheitskraft aufweist, nach einer Drehbewegung angehalten wird, der hierbei auftretende Stofi klein gehalten wird. Diese Eigenschaften und Wir= kungen bürgen eine wertvolle Bereicherung in sehr vielen Anwendungsfällen. Unabhängig von der in den beschriebenen Ausführungsbeispielen erläuterten Lösung kann diese im Rahmen der Erfindung in verschiedener Weise abgewandelt werden·

Patentansprüche 009831/1223

Claims (8)

-20- 20038U PatentansDrüche

1. Vorrichtung zur Umsetzung einer geradlinigen Bewegung in eine Drehbewegung um eine Schwenkachse, dadurch ge» kennzeichnet, daß zwei in Gelenkverbindung stehende Teile über zwei hydraulische Kraftzylinder (20, 20») gelenkig verbunden sind und in den Lauf der Drucks flüssigkeit zwischen deren Quelle und den Kraftgebern ein die Durchflußrichtung steuerndes Ventil (V) eins geschaltet ist, über welches die Kraftgeber durch gee radlinige Bewegung ihrer Kolbenstangen (21 bzw. 21*) wenigstens einem der in Gelenkverbindung stehenden Teile eine Schwenkbewegung im Uhrzeigersinne öder entgegen dem Uhrzeigersinn erteilen, und daß in"die zu den Kraftgebern führenden Flüssigkeitsleitungen einerseits mit dem einen oder anderen Kraftgeber ans dererseits mit einem der in Gelenkverbindung Stehens den Teile gelenkig verbundene Ventile (200, 200^f) angeordnet sind, welche die Stellung des mit ihnen verbundenen Kraftgebers abtasten und während der Verschwenkung eine wenigstens angenähert konstante Drehkraft aufrechterhalten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (200, 200·) als Schieberventile aus= gebildet sind, deren Schieber (203, 203') je mit einem der Kraftgeberzylinder (22, 22·) gelenkig ver= bunden sind·

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die die Ventile (200, 200») mit den Zylindern (22, 22') verbindenden Flüssigkeitsleitungen (64, 65, 61»», 65') ein Rückschlagventil (300, 300·) einges schaltet ist.

009831/1223

. ₂₁ _ 20038U

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die die Ventile (200, 200») und das'die Durch= flußrichtung steuernde Ventil (V) verbindenden Plus= sigkeitsleitungen Abflußventile (250, 25O¹) einge= schaltet sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Abflußventil aus einer im Innern des Ventil= gehäuses (201, 201') im Bereich der Schieberbohrung vorgesehenen Ausnehmung (220, 220·) und einem im Schie= ber vorgesehenen Querkanal (210, 210¹) besteht, der im Zusammenwirken mit der Ausnehmung eine variable Durchflußöffnung darstellt.

6. Schaufellader mit einem über eine auf einem Schlepper angeordnete Sehwingbrücke verschwingbaren, die Schau= fei tragenden Mast und mit hydraulischen Kraftgebern zur Betätigung ,des Mastes, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingbrücke (10) mit dem auf dem Schlepper fest angebrachten Tragrahmen (S) durch zwei mit der Hydrau= likanlage des Schleppers in Verbindung stehende Kraft= geber (20, 20·) verbunden ist, deren Zylinder (22, 22¹) um im Tragrahmen fest angebrachte Achsen (40, 40') und deren Kolbenstangen (21, 21') um eine in der Schwing= brücke fest angebrachte Achse (14) verschvrenkbar sind, und daß in den Lauf der Druckflüssigkeit ein die Durch= flußrichtung steuerndes Ventil (V) eingeschaltet ist, über welches die Kraftgeber durch geradlinige Bewegung dieser Kolbenstangen der Schwingbrücke und damit dem Schaufelmast (N) eine Schwingbewegung um die Schwenk= achse (14) erteilen.

7. Schaufellader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in die das Ventil (V) und die Kraftgeber (20, 20») verbindenden Flüssigkeitsleitungen je ein die Stellung

009831/1223

20038U

des zugehörigen Kraftgebers beim Verschwenken der Schwing rücke abtastendes und die Flüssigkeit zu den Kraftgebern regelndes und damit die Drehkraft etwa konstant haltendes Steuerventil (200, 200¹) eingeschaltet ist.

8. Schaufellader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerventile (200, 200') gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5 ausgebildet bzw. aus= gerüstet sind.

009831/1223

Leerseite