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DE102011109066A1 - Arbeitsmaschine mit verbesserter, energierückgewinnender Stelleinheit - Google Patents

Arbeitsmaschine mit verbesserter, energierückgewinnender Stelleinheit Download PDF

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DE102011109066A1
DE102011109066A1 DE201110109066 DE102011109066A DE102011109066A1 DE 102011109066 A1 DE102011109066 A1 DE 102011109066A1 DE 201110109066 DE201110109066 DE 201110109066 DE 102011109066 A DE102011109066 A DE 102011109066A DE 102011109066 A1 DE102011109066 A1 DE 102011109066A1
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DE
Germany
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oil
chamber
cylinder
actuating unit
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DE201110109066
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Anmelder Gleich
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Individual
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    • E02F9/00Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20Drives; Control devices
    • E02F9/22Hydraulic or pneumatic drives
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Abstract

Arbeitsmaschine mit verbesserter, energierückgewinnender Stelleinheit Arbeitsmaschine (28) mit einem, um eine horizontale Achse, schwenkbar angelegtem Element (29), wobei die Schwenkbewegung im Wesentlichen auf und ab geht. Als Schwenkmittel ist eine energierückgewinnende Stelleinheit (2) vorgesehen, welche mindestens einen Dreikammerzylinder (1) beinhaltet, welcher drei Hubkammern und einen gasdruckbefüllten Speicherraum aufweist. Die Stelleinheit hat erfindungsgemäß an hubkammerabtrennenden Dicht- und Gleitflächen (27), geeignete Dichtringe (12) und geeignete Führungsringe/Führungsbänder (13) beinhaltet. Weiterhin hat die Stelleinheit (2) erfindungsgemäß eine zwangsläufig stattfindende Ölzusammenführung von mindestens einer ölauslaufenden Rückhubkammer (4) und mindestens einer öleinlaufenden (3) Vorhubkammer. Weiterhin werden erfindungsgemäße Merkmale einer verbesserten Stelleinheit in den Ansprüchen genannt.

Description

  • Die Erfindung betrifft mobile oder stationäre Arbeitsmaschinen, wie Bagger, Lader oder Kran, bei welchen sich, um eine horizontal angelegte Achse, schwenkbeweglich gelagerte Elemente, wie Ausleger oder Arbeitsausrüstungen, im Wesentlichen heben und senken lassen, wobei als antreibendes Schwenkmittel entsprechend geeignete Stelleinheiten vorgesehen sind, welche zumindest einen Dreikammerzylinder, mit drei Hubkammern und einem gasdruckbefüllten Speicherraum, beinhalten. Dabei bestehen die drei Hubkammern aus, einer ringförmig angelegten, maschinenseitig ölversorgten Vorhubkammer, und einer ringförmig angelegten, maschinenseitig ölversorgten Rückhubkammer, und einer hohlkolbenstangenbeinhaltet angelegten, und speicherraumseitig gasdruckversorgten, inneren Gasvorhubkammer. Die Gasvorhubkammer steht dabei mit einem, dreikammerzylinderseitig angelegten, und gasdruckbefüllten Speicherraum in fluiddurchlässiger Verbindung.
  • Die, durch den gasdruckbefüllten Speicheraum, gasdruckmitversorgte innere Gasvorhubkammer, hat dabei die Wirkung einer Gasdruckfeder; sie speichert potentielle Bewegungsenergie beim Senken eines Elementes, und gibt die gespeicherte Energie einer nachfolgenden Aufwärtsbewegung des Elementes wieder zurück. Es handelt sich dabei um die potentielle Energie der von der Erdanziehungskraft angezogenen Masse sich senkender Elemente. Arbeitsmaschinen mit energierückgewinnenden Stelleinheiten, speichern beim Senken die potentielle Energie, indem in einer Hubkammer beinhaltetes Gas weiter verdichtet wird, und geben diese gespeicherte Energie, bei einem nachfolgenden Heben wieder an das Element zurück, indem sich das sehr verdichtete Gas wieder etwas entspannen kann. Arbeitsmaschinen haben dabei einen insgesamten Energieminderverbrauch, welcher bei 20% liegt. Deshalb ist diese Art der Energierückgewinnung an Arbeitsmaschinen sehr vorteilhaft.
  • Solche energierückgewinnenden Stelleinheiten, welche mindestens einen Dreikammerzylinder beinhalten, sind auch aus der WO 2007/033491 und aus der DE102007050350 bekannt geworden, allerdings haben die, in den Schriften beschriebenen Ausführungen erhebliche Mängel, und sind nicht wirklich betriebsfähig. So werden in beiden Schriften Dreikammerzylinder vorgeschlagen, welche an sämtlichen, hubkammerabschließenden Dicht- und Gleitflächen, keine Führungsringe und/oder Führungsbänder vorgesehen haben. Es ist jedoch nicht wirklich möglich, eine solche Stelleinheit, bei welcher Hydraulikdrücke bis zu 350 bar Anwendung finden, ohne geeignete, zusätzlich eingebaute Führungen, zu betreiben.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, den vorgeschlagenen, und damit bekannten Stand der Technik so zu verbessern, dass zumindest der genannte Mangel der fehlenden Führungen beseitigt ist, und dass weitere, davon unabhängige Verbesserungen vorgeschlagen werden.
  • Die Aufgabe wird durch die Ansprüche gelöst.
  • Demnach haben Arbeitsmaschinen mit energierückgewinnender Stelleinheit, an beinhalteten Dreikammerzylindern, an allen hubkammerabtrennend angelegten Dicht- und Gleitflächen, mindestens einen Dichtring, und mindestens einen Führungsring/Führungsband beinhaltet.
  • Die Führungen bestehen bestmöglich aus Kunststoffverbindungen und/oder aus Gewebeverbundwerkstoffen, und/oder aus Spezialgleitwerkstoffen.
  • Weiterhin werden nachstehend, verbesserte Ausgestaltungen der genannten Stelleinheit vorgeschlagen.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, hat dabei erfindungsgemäß, eine zwangsläufig stattfindende Ölzusammenführung, von mindestens einer öleinlaufenden Vorhubkammer, und mindestens einer ölauslaufenden Rückhubkammer. Diese Ölzusammenführung bewirkt einerseits eine reduzierte Vorhubkraft, da die wirkende Vorhubdruckfläche, um die entgegenwirkende Rückhubdruckfläche reduziert wird, und sie bewirkt andererseits, dass die maximal mögliche Rückhubkraft einer Stelleinheit, im Verhältnis zur maximal möglichen Vorhubkraft einer Stelleinheit, vorteilhafterweise gesteigert werden. Es ist dabei zu berücksichtigen, dass Dreikammerzylinder grundsätzlich das Problem haben, dass ihre Rückhubfläche im Vergleich zu ihrer Vorhubfläche gering ausfällt. Deshalb erbringt die vorgeschlagene Ölzusammenführung den Vorteil, dass die Kraft einer zu groß angelegten Vorhubfläche, durch eine gleichzeitig entgegenwirkende Rückhubfläche, reduziert werden kann. Optional ist vorgesehen, dass die genannte Ölzusammenführung vom Fahrer auch deaktiviert werden kann, und dass der Fahrer somit die Möglichkeit hat, seine Arbeitsmaschine, zumindest kurzfristig, mit einem gesteigerten Hubvermögen zu betreiben. Eine solche Deaktivierung der Ölzusammenführung kann wie durch eine manuelle Schalterbetätigung gegeben sein.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, hat dabei erfindungsgemäß, in Dreikammerzylindern, bei eingefahrener Stellung der Gasvorhubkammer, einen, im ihr fluiddurchlässig angebundenen, gasdruckbefüllten Speicherraum, höher, oder einen deutlich höher herrschenden Mediendruck, als der vergleichsweise, in den ölversorgten Hubkammern, maschinenerzeugte, maximal mögliche Mediendruck der Arbeitshydraulik, es sein könnte. So werden Arbeitsmaschinen häufig mit einem maximalen Arbeitshydrauliköldruck von 350 bar betrieben. Demnach wäre ein, im gasdruckbefüllten Speicherraum herrschender Mediendruck von 380 bar als höher einzustufen. Bei der Stellung einer ausgefahrener Gasvorhubkammer ist es vorteilhaft, wenn der beinhaltete Mediendruck des gasdruckbefüllten Speicherraumes und der fluiddurchlässig angebundenen Gasvorhubkammer dann unterhalb, oder deutlich unterhalb des maximal möglichen Mediendruckes der Arbeitshydraulik liegt. So ist ein Gasdruck beispielsweise von 150 bar als geeignet niedrig anzusehen. Der gasdruckbefüllte Speicherraum, oder die ihr fluiddurchlässig angebundene Gasvorhubkammer, hat zumindest einen geeigneten Gasversorgungsanschluß, welcher bestmöglich mit einem Rückschlagventil, und/oder mit einem Schnellkupplungsanschluß, und/oder mit einem Überdrucksicherheitsventil ausgestattet ist. Das Überdrucksicherheitsventil öffnet dabei erst, wenn ein beabsichtigt hoher Gasdruck, beispielsweise von 400 bar, überschritten wird. Kurz zusammengefasst, ist zumindest der maximal mögliche Gasdruck einer Stelleinheit mit beinhalteter Gasdruckfeder bei eingefahrener Zylinderstellung, höher als der maximal mögliche Arbeitshydraulikdruck der Arbeitsmaschine.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, hat dabei erfindungsgemäß, mindestens einen gasdruckbefüllten Speicherraum mit fluiddurchlässig angebundener Gasvorhubkammer, welcher, außer dem verdichtetem Gas auch eine kleine Menge an Öl beinhaltet. Das Öl verhindert Korrosion, und es verbessert die Dicht- und Gleiteigenschaften der hubkammerabtrennenden Dicht- und Führungselemente.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, hat dabei erfindungsgemäß Dreikammerzylinder mit einer, von der stellgliedverursachten Elementeverschwenkung unabhängigen Zusatzölhubkammer, welche sich in einer zylinderbodenseitig angelegten, inneren Hohlstange befindet. Dabei ist ein in der inneren Hohlstange befindlicher Trennkolben an seiner Zylinderbodenseite der Zusatzölhubkammer zugeordnet. Die Zusatzölhubkammer kann einer unabhängigen, maschinenseitigen Ölversorgung angehören, oder sie kann mit einer fremden Ölhubkammer außerhalb der eigenen Stelleinheit, in kraftübertragender Weise korrespondieren.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, besteht erfindungsgemäß aus zwei Hydraulikzylindern, welche einem zu verschwenkendem, kastenförmig gestaltetem Element, im Wesentlichen zwischen zwei Seitenwangen gelenkbeweglich zugeordnet sind. Dabei kann einer der zwei Hydraulikzylinder, ein traditioneller Differentialzylinder in Zweikammerbauweise sein.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, besteht erfindungsgemäß aus mindestens drei Hydraulikzylindern. Dabei kann mindestens einer der Hydraulikzylinder, ein traditioneller Differenzialzylinder in Zweikammerbauweise sein.
  • Eine weiterhin verbesserte, energierückgewinnende Stelleinheit, alleinig bestehend aus Dreikammerzylindern, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass sie eine, hebelkrafttechnisch gesehen, angepasste Einbauposition in der Arbeitsmaschine aufweist. Es wird dabei eine traditionell gebaute Arbeitsmaschine als Vergleich herangezogen, welche zur Elementeverschwenkung eine Stelleinheit aufweist, welche ausschließlich mit maschinenseitig ölversorgten Hubkammern arbeitet. Dabei ist es klar, dass eine traditionelle Stelleinheit in jeder Stellung der Verschwenkung mit demselben, maximal möglichen, und deshalb konstanten Arbeitshydraulikdruck versorgt werden kann, und dadurch in allen Verschwenkpositionen ausreichend hohe Hebekräfte erbringt, Dadurch ergibt sich die einfache Logik, dass die Hydraulikzylinder der traditionellen Stelleinheit mit einer notwendigen, wirkenden Hebellänge eingebaut werden, welche sich aus dem Grundsatz ergeben:
    Wirkende Hebellänge = erforderliches Drehmoment : konstante max. Hydraulikzylinderkraft
  • Das an den Stelleinheitsendstellungen, nämlich bei ganz eingefahrener Stelleinheit, und bei ganz ausgefahrener Stelleinheit, benötigte Drehmoment, ist laut dem Grundsatz mit der maximal möglichen, konstanten Zylinderkraft zu teilen. Das notwendige Hebellängenergebnis ist beim Einbau in die Arbeitsmaschine zu beachten. Mit der wirkenden Hebellänge, ist der parallele Abstand zwischen der Hydraulikzylindermittelachse zur Elementelagerstellenachse hingehen, gemeint.
  • Demgegenüber haben energierückgewinnende Stelleinheiten, welche Hydraulikhubkammern und Gasdruckhubkammern beinhalten, einerseits einen konstant möglichen maximalen Arbeitshydraulikdruck in den Hydraulikhubkammern, aber andererseits auch einen schwankenden Gasdruck in den Gasvorhubkammern, nämlich einen, bei ausgefahrener Stelleinheit niederen Gasdruck, und einen, bei eingefahrener Stelleinheit hohen Gasdruck. Dementsprechend benötigen Stelleinheiten welche mindestens einem energierückgewinnenden Dreikammerzylinder mit innenliegender Gasdruckvorhubkammer beinhalten, eine angepasste Einbaustellung in der Arbeitsmaschine, mit der erfindungsgemäßen Logik, dass eine verbesserte Einbaustellung dadurch erbracht wird, indem der Grundsatz befolgt wird:
    Wirkende Hebellänge = erforderliches Drehmoment : stellungsbezogene Gesamtzylinderkraft
  • Die stellungsbezogenen Gesamtzylinderkräfte, berücksichtigt die tatsächlich, maximal anliegende Zylinderkraft in einer jeweilig gewählten Elementeverschwenkposition, so auch in den Stelleinheitsendpositionen, nämlich bei vollständig gesenktem Element, und bei vollständig gehobenem Element.
  • In der Praxis sieht das so aus, dass vorgesehene energierückgewinnende Dreikammerzylinder, in eingefahrener Position eine, vergleichsweise zu traditionellen Differenzalzylindern, leicht verkleinerte Hebellänge aufweisen, und dass Dreikammerzylinder in ausgefahrener Position eine, vergleichsweise leicht vergrößerte Hebellänge aufweisen.
  • Bei einer Umstellung der Arbeitsmaschinen von Stelleinheiten mit ausschließlich traditionellen Differentialzylindern, auf energierückgewinnende Dreikammerzylinder, ist das ein besonders wichtiger Faktor. Bei neu hergestellten Arbeitsmaschinen ist im Voraus darauf zu achten, dass eine erfindungsgemäß angepasste, wirkende Hebellänge, durch eine entsprechend geeignete Lagerstellenanordnung, am Arbeitsmaschinenlagerbock oder am schwenkbaren Element berücksichtigt wird. Bei einer nachträglichen Umstellung an schon im Einsatz befindlichen Arbeitsmaschinen, ist mindestens eine nachträgliche Lagerstellenversetzung notwendig, wenn man eine bestmögliche Energierückgewinnung der Stelleinheit erhalten möchte.
  • Die Erfindung wird in den 1 bis 5 näher erklärt.
  • Die 1 zeigt einen, im Schnitt gezeichneten, und mit erfindungsgemäß verbesserten Merkmalen ausgestatteten, Dreikammerzylinder (1). Der Dreikammerzylinder ist hier eine komplette Stelleinheit (2), das heißt, hier sind keine weiteren Hydraulikzylinder zum Verschwenken eines Elementes vorgesehen. Dabei hat der Dreikammerzylinder (1) eine, im äußeren Zylinderrohr (17) gleitbeweglich gelagerte, und linear verschiebbare Holhlkolbenstange (16), welche an ihrem äußeren Ende ein Lagerauge (18) als gelenkbewegliches Befestigungsmittel aufweist, und welche an ihrem inneren Ende einen Hohlkolben (26) aufweist, welcher eine zylinderbodenseitig (7) angeordnete innere Hohlstange (14) ebenfalls gleitbeweglich umfasst. Bei einer linearen Verschiebebewegung der Hohlkolbenstange (16), werden die drei Hubkammern des Dreikammerzylinders in ihrem Inhaltsvolumen verändert, nämlich eine zylinderbodenseitig, ringförmig angelegte, und ölversorgte Vorhubkammer (3), und eine hohlstangenseitig, ringförmig angelegte und ölversorgte Rückhubkammer (4), und eine innere, abgeschlossene und gasdruckversorgte Vorhubkammer (5). Der gezeigte Dreikammerzylinder hat hier eine optionale Zusatzölhubkammer (25) im Inneren der inneren Hohlstange (14), welche durch einen Trennkolben (15) von dem gasdruckbefüllten Speicherraum (6) druckdicht und gleitbeweglich abgetrennt ist. Diese Zusatzölhubkammer kann in Verbindung mit einem fremden Verbraucher stehen, oder sie kann mit einer maschinenseitigen Ölversorgung zur wählbaren Vorspannung des Gasdruckes im Speicherraum dienen. Sämtliche Hubkammern (3, 4, 5, 25) haben an ihren hubkammerabtrennenden Dicht- und Gleitflächen (27) mindestens einen Dichtring (12) und auch mindestens einen Führungsring/Führungsband (13) beinhaltet, welche gewährleisten, dass die Hubkammern druckdicht und linear gleitbeweglich bleiben. Ölversorgte Hubkammern (3, 4, 25) haben dabei jeweilige Ölanschlüsse (21, 22, 23) und jeweilige Hydraulikleitungen (8, 9, 10) welche zur jeweiligen Ölversorgung dienen. Die arbeitsmaschinenseitigen Hydraulikleitungen (8) und (9) führen zunächst zu einem manuell bedienbaren Wegeventil (24), und dann zur Pumpe (P) und Tank (T). Das Wegeventil (24) sperrt oder öffnet jeweils gewählte Ölverbindungen, sodass die Stelleinheit (2) entweder ausgefahren, eingefahren, oder gesperrt gehalten wird. Die innere Vorhubkammer (5) wird durch den verdichteten Gasinhalt des Speicheraumes (6) mitversorgt; sie hat die Wirkung einer Gasdruckfeder. Der Speicherraum (6) befindet sich um Inneren der inneren Hohlstange (14), und befindet sich hier auch um die innere Hohlstange (14) herum. Die gasversorgte innere Vorhubkammer (5) und der fluiddurchlässig angebundene Speicherraum (6) beinhalten außer dem verdichteten Gas, auch noch eine kleine Menge an Öl, welches als Korrosionsschutz dient, und gleichzeitig die Dicht- und Gleiteigenschaften der Dichtungen (12) und der Führungen (13) verbessert. Der höchstmögliche Gasdruck ist hier auf 400 bar begrenzt, da beim Überschreiten dieses Druckes, ein Überdrucksicherheitsventil (20) zur Atmosphäre hin öffnet.
  • Es ist hier vorgesehen, dass die ölversorgende Arbeitsmaschine, mit einem maximal möglichen Arbeitsdruck der Pumpe (P) von 300 bar arbeitet. Die Ölversorgung der Hubkammern (3) und (4) wird durch die Bedienung eines Wegeventiles (24) bestimmt. Das gezeigte Wegeventil (24), sperrt in der gezeigten Position alle Hydraulikleitungen zu, sodass sich der Dreikammerzylinder nicht verschieben kann, obwohl die innenliegende Gasvorhubkammer eine druckfederhafte Vorspannung auf den Dreikammerzylinder ausübt.
  • Wird das Wegeventil (24), bedienerseitig hier nach rechts verschoben, kann pumpenseitig (P) gefördertes Öl mit maximal 300 bar Druck, in die Rückhubkammer (4) gelangen. Dadurch wird die Hohlkolbenstange (16) eingezogen, und verdrängt in Vorhubkammer (3) befindliches Öl; dieses Öl kann zum Tank (T) hin abfließen.
  • Wird das Wegeventil (24), bedienerseitig hier nach links verschoben, kann pumpenseitig (P) gefördertes Öl mit maximal 300 bar Druck, in die Vorhubkammer (3) gelangen. Dadurch wird die Hohlkolbenstange (16) ausgefahren, und verdrängt in Rückhubkammer (4) befindliches Öl; dieses Öl kann hier erfindungsgemäß nicht zum Tank (T) abfließen, weil das Wegeventil (24) nur einen Durchfluß zur Vorhubkammer (3) hin ermöglicht. Diese erfindungsgemäße Ölzusammenführung von ölauslaufender Rückhubkammer (4) und öleinlaufender Vorhubkammer (3) bewirkt eine verminderte Vorhubkraft des Dreikammerzylinders (1), da die unterschiedlich großen. Hubkammern (3) und (4) kräftemäßig gegeneinander wirken.
  • Während diesen arbeitshydraulisch verursachten Verschiebeprozesses, bleibt der Speicherraum (6) mit der inneren Vorhubkammer (5) fluiddurchläsig verbunden; beinhalteter Gasdruck verdichtet oder entspannt sich dabei in der Art, wie es von Gasdruckfedern bekannt ist.
  • Die hier im Dreikammerzylinder (1) beinhaltete, optionale Zusatzölhubkammer (25) bleibt von den Verschiebeprozessen unberührt, da sie einem, stelleinheitsunabhängigem Ölversorger anschließbar ist.
  • Die 2 zeigt, in schematischer Seitenansicht ein Arbeitsgerät (28), nämlich einen kettenmobilen Hydraulikbagger, mit einem, durch das energierückgewinnende Stellglied (2), heb- und senkbaren Element (29). Erfindungsgemäß beinhaltet die Stelleinheit (2) einen verbesserter Dreikammerzylinder (1) in verbesserter Einbauposition. Der Dreikammerzylinder (1) hat eine beinhaltete innere Gasvorhubkammer, diese ist mit einem Federsymbol skizziert, und zeigt die federhafte Auslegerentlastung des Baggers.
  • Das, im Arbeitsmaschinenlagerbock (35), horizontal schwenkbar gelagerte Element (29) erfährt durch Stellglied (2) eine haltende, oder hebende, oder senkende Schwenkbewegung (S). Dazu verwendet der Bagger seine maschineninstallierte Arbeitshydraulikkraft, welche durch einen Motor mit angeschlossener Pumpe (P) erzeugt wird. Zum Heben des Elementes (29) wirkt außer der maschinenerzeugten Hydraulikkraft der Pumpe (P), noch die zurückgegebene, bei vorheriger Senkbewegung in Dreikammerzylinder (1) eingespeicherte, potentielle Energie der Erdanziehungskraft (E).
  • Die 3 zeigt, in Frontansicht, einen Ausschnitt eines schwenkbaren Elementes (29), mit einem Stellglied (2), hier bestehend aus zwei Hydraulikzylindern, nämlich einem Dreikammerzylinder (1) und einem traditionellen Differenzialzylinder (30).
  • Das Stellglied ist hier im Wesentlichen, mittig und gelenkbeweglich zwischen den zwei Seitenwangen (31) des kastenförmigen Elementes (29) angeordnet. Dabei sind hier die stangenseitigen Lagerstellen (18) der Hydraulikzylinder (1) und (30) dem Element (29) gelenkbeweglich zugeordnet. Demzufolge sind hier, nichtgezeigte zylinderbodenseitige Lagerstellen der Hydraulikzylinder dem Arbeitsmaschinenlagerbock (35), gelenkbeweglich zugeordnet.
  • Die 4 zeigt, in Frontansicht, ebenfalls wie 2 einen Ausschnitt eines schwenkbaren Elementes (29), mit einem Stellglied (2), hier bestehend aus drei Hydraulikzylindern, nämlich einem mittig am Element angeordnetem Dreikammerzylinder (1), und zwei traditionellen Differenzialzylindern (30). Die Differenzialzylinder (30) sind hier außenseitig an den Seitenwangen (31) des Elementekastens (29), gelenkbeweglich angeordnet.
  • Die 5 zeigt, schematisch dargestellt, ein, in der horizontal angelegten Elementelagerstelle (32) der Arbeitsmaschine, verschwenkbares Element (29). Das Element (29) wird hier in seiner obersten Stellung, und in seiner untersten Stellung gezeigt, wobei der Schwenkbereich (S) durch nichtgezeigte Endanschläge natürlich begrenzt ist.
  • Zur Verstellung des Elementes, sind hier Dreikammerzylinder (1) vorgesehen, welche dem Element (29) an der Zylinderlagerstelle (34), und der Arbeitsmaschine an Hydraulikzylinderlagerstelle (33), gelenkbeweglich zugeordnet sind.
  • Bei vollständig gesenktem Element (29) sind die Lagerstellen so zueinander gewinkelt, dass eine dabei mindest notwendige, wirkende Hebellänge (HU), zwischen Dreikammerzylinder (1) und Elementelagerstelle (32) erreicht wird. Bei vollständig gehobenem Element (29) sind die Lagerstellen so zueinander gewinkelt, dass eine dabei mindest notwendige, wirkende Hebellänge (HO), zwischen Dreikammerzylinder (1) und Elementelagerstelle (32) erreicht wird.
  • Erfindungsgemäß sind diese wirkenden Hebellängen (HU) und (HO), im Vergleich zu traditionellen Arbeitsmaschinen mit konstant kraftbeaufschlagten Differenzialhydraulikzylindern (30), in ihrer Länge dahingehend abgeändert, dass die untere wirkende Hebellänge (HU) leicht verkürzt ist, und dass die obere wirkende Hebellänge (HO) leicht vergrößert ist.
  • Dabei erfolgt die Festlegung der erforderlichen Hebellängen (HU) und (HO) nach den Grundsätzen der schwankend vorhandenen maximalen Zylinderkräfte.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Dreikammerzylinder, Dreikammerzylinder mit Speicherraum; Hydraulikzylinder
    2
    Stelleinheit, bestehend aus einem, oder aus mehreren Hydraulikzylindern
    3
    Vorhubkammer, ringförmig, zylinderbodenseitig, ölversorgt
    4
    Rückhubkammer, ringförmig, hohlkolbenstangenseitig, ölversorgt
    5
    innere Vorhubkammer, gasdruckversorgt
    6
    Speicherraum, gasdruckbefüllt
    7
    Zylinderboden
    8
    Hydraulikleitung zur ringförmigen Vorhubkammer
    9
    Hydraulikleitung zur ringförmigen Rückhubkammer
    10
    Hydraulikleitung zur Zusatzhubkammer
    11
    Abstreifer
    12
    Dichtring, Dichtung
    13
    Führungsring, Führungsband, Führung
    14
    innere Hohlstange, innere Vollstange
    15
    Trennkolben
    16
    Hohlkolbenstange
    17
    Zylinderrohr, äußeres Zylinderrohr
    18
    Lagerauge, Lagerstelle stangenseitig,
    19
    Lagerauge, Lagerstelle zylinderbodenseitig
    20
    Gasversorgungsanschluß, optional mit Rückschlagventil und/oder Überdrucksicherheitsventil
    21
    Ölanschluß für die ringförmige Vorhubkammer
    22
    Ölanschluß für die ringförmige Rückhubkammer
    23
    Ölanschluß für eine Zusatzfunktion
    24
    Wegeventil, bedienergesteuert
    25
    Zusatzölhubkammer
    26
    Hohlkolben
    27
    Dicht- und Gleitflächen
    28
    Arbeitsmaschine
    29
    Element, horizontal schwenkbar gelagert; senkbar, hebbar; Elementekasten, Ausleger, Arbeitsausrüstung
    30
    Differenzialzylinder, traditioneller Zweikammerzylinder ohne Gasdruckfeder
    31
    Seitenwange eines kastenförmigen Elementes, wie Auslegerseitenbleche
    32
    Elementelagerstelle am Arbeitsmaschinenlagerbock
    33
    Hydraulikzylinderlagerstelle an der Arbeitsmaschine
    34
    Hydraulikzylinderlagerstelle am schwenkbaren Element
    35
    Arbeitsmaschinenlagerbock
    A
    Arbeitshydraulik, Zusatzhydraulikfunktion, unabhängiger Verbraucher/Erzeuger
    P
    Pumpe, Pumpendruck, Pumpenkraft
    T
    Tank
    S
    Schwenkbewegung, auf oder ab, heben oder senken; Schwenkbereich
    E
    Erdanziehungskraft, potentielle Energie
    HO
    wirkende Hebellänge bei vollständig gehobenem Element
    HU
    wirkende Hebellänge bei vollständig gesenktem Element
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2007/033491 [0003]
    • DE 102007050350 [0003]

Claims (10)

  1. Arbeitsmaschine (28), wie Hydraulikbagger, mit einem im Wesentlichen heb- und senkbaren, schwenkbeweglich angeordnetem Element (29), wobei die Schwenkbewegung (S) durch eine energierückgewinnende Stelleinheit (2) erfolgt, welche mindestens einen Dreikammerzylinder (1) beinhaltet, welcher eine ölversorgte, zylinderbodenseitig ringförmig angelegte Vorhubkammer (3), und eine ölversorgte, hohlkolbenstangenseitig ringförmig angelegte Rückhubkammer (4), und eine innere gasdruckversorgte Vorhubkammer (5), und einen gasdruckbefüllten Speicherraum (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) verbessert ist, indem vorhandene Dreikammerzylinder (1) an hubkammerabtrennenden Dicht- und Gleitflächen (27), zumindest einen Dichtring (12) und zumindest einen Führungsring/Führungsband (13) beinhalten.
  2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem bei ausfahrenden Dreikammerzylindern (1), eine zwangsweise Ölzusammenführung, von mindestens einer ölauslaufenden Rückhubkammer (4) und mindestens einer öleinlaufenden Vorhubkammer (3) erfolgt.
  3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem bei eingefahrenem Dreikammerzylinder, der gasdruckbefüllte Speicherraum (6) einen Mediendruck aufweist, welcher höher ist, als der maximal mögliche, maschinenerzeugte Mediendruck der arbeitsmaschinenseitigen hydraulischen Pumpe (P).
  4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem bei ausgefahrenem Dreikammerzylinder, der gasdruckbefüllte Speicherraum (6) einen Mediendruck aufweist, welcher niederer ist, als der maximal mögliche, maschinenerzeugte Mediendruck der Hydraulikpumpe (P).
  5. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem ein gasdruckbefüllter Speicherraum (6), und die fluiddurchlässig angebundene, gasmitversorgte innere Vorhubkammer (5), neben dem verdichteten Gas auch noch eine kleine Menge an Öl beinhaltet hat.
  6. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem in einer zylinderbodenseitig angelegten, inneren Hohlstange (14), eine Zusatzölhubkammer (25) angelegt ist, welche mittels eines Trennkolbens (15) zum gasdruckbefüllten Speicherraum (6) hin, druckdicht und gleitbeweglich abgeschlossen ist, und wobei die Zusatzölhubkammer (25) mindestens einen Ölanschluß (23) aufweist, an welchem eine Hydraulikleitung (10) zu einer, unabhängig von dieser Stelleinheit (2), fremden Arbeitshydraulik hinführt/hinführen kann.
  7. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem die Stelleinheit aus zwei Hydraulikzylindern besteht, wobei mindestens einer davon ein Dreikammerzylinder (1) ist, und dass die Stelleinheit (2) dabei einerseits, einem zu verschwenkendem Elementekasten (29), im Wesentlichen mittig zwischen zwei Seitenwangen (31), gelenkbeweglich zugeordnet ist.
  8. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem die Stelleinheit aus mindestens einem Dreikammerzylinder (1), und aus mindestens einem Differenzialzylinder (3) besteht, insbesondere auch aus zwei Differenzialzylindern (30) und einem mittig dazwischenplatziertem Dreikammerzylinder (1).
  9. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem sie eine angepasste Einbauposition in die Arbeitsmaschine erhält, nämlich unter der Berücksichtigung des Grundsatzes, dass die maximale Vorhubkraft eines Dreikammerzylinders (1) im Verlaufe einer Aus- oder Einfahrbewegung nicht konstant ist, sondern zwischen einer hohen und einer niederen Vorschubkraft hin oder her schwankt.
  10. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Stelleinheit (2) weiterhin verbessert ist, indem die wirkende Hebellänge (HU) zwischen Dreikammerzylinder (1) und Elementelagerstelle (32), in der vollständig gesenkten Elementeverschwenkposition, im Vergleich zu Arbeitsmaschinen bei welchen ausschließlich Differenzialzylindern (30) verwendet werden, eine kleinere Länge aufweist, und dass die wirkende Hebellänge (HO) zwischen Dreikammerzylinder (1) und Elementelagerstelle (32), in der vollständig gehobenen Elementeverschwenkposition, dabei eine größere Länge aufweist.
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