Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Hydraulikaggregat nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Hubvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14.

Ein Hydraulikaggregat der eingangs genannten Art kann zum Bewegen schwerer Lasten dienen. Dafür weist das Hydraulikaggregat typischerweise einen Zylinder auf, innerhalb dessen ein Kolben verstellbar geführt ist. In einer Arbeitsstellung unterteilt der Kolben einen Zylinderraum dichtend in zwei Teilräume. Wird ein Hydraulikfluid über einen Zulauf in einen der Teilräume gefördert, so wird der Kolben hydraulisch verstellt. Mittels einer Kolbenstange, die mit dem Kolben verbunden ist, ist es möglich, die Verstellbewegung des Kolbens mechanisch auf die zu bewegende Last zu übertragen.

Es ist üblich, mehrere Hydraulikaggregate gleichzeitig zu betreiben, wobei typischerweise ein Gleichlauf zwischen ihnen sichergestellt sein muss. Dies bedeutet, dass die Kolben der Hydraulikaggregate bei Bedarf in identische Stellungen, insbesondere ihre Endstellungen, gebracht werden können. Dadurch soll verhindert werden, dass eine über mehrere Kraftangriffspunkte angehobene Last in eine instabile Schieflage gerät.

Im Betrieb mehrerer Hydraulikaggregate ist außerdem bekannt, mehrere Hydraulikaggregate paarweise in separaten Hydraulikkreisen zu betreiben, um eine hohe Ausfallsicherheit zu erreichen. Hierbei können zwei Paare von Hydraulikaggregaten vorgesehen sein, wobei die Kolben eines ersten Paares der Hydraulikaggregate und die Kolben eines zweiten Paares der Hydraulikaggregate mechanisch miteinander gekoppelt sind. Zudem ist jedes der Hydraulikaggregate des ersten Paares mit jeweils einem Hydraulikaggregat des zweiten Paares hydraulisch gekoppelt. Im Falle eines Funktionsausfalls in einem der Hydraulikkreisläufe kann eine angehobene Last durch den Systemdruck des jeweils anderen Hydraulikkreislaufs und über die mechanische Kopplung der Kolben gehalten werden ohne abzusinken. Ein Hydraulikschaltplan einer Hebebühne mit zwei paarweise mechanisch gekoppelten und über Kreuz verschalteten Hydraulikaggregaten ist beispielsweise in der DE 10 2014 113 301 A1 gezeigt.

Verschleißerscheinungen an den Dichtungen oder anderen Komponenten der Hydraulikaggregate können allerdings dazu führen, dass Hydraulikfluid infolge von Leckage aus einem der Hydraulikaggregate entweicht. Ferner können sich die Hydraulikaggregate infolge von Temperaturunterschieden entsprechend unterschiedlich ausdehnen. Dies kann dazu führen, dass die Menge an Hydraulikfluid variiert, die erforderlich ist, um die Kolben mehrerer Hydraulikaggregate im Gleichlauf in ihre jeweilige Endstellung bringen zu können.

Im Falle der oben beschriebenen Anordnung mit zwei Paaren von Hydraulikaggregaten, mittels derer eine hohe Ausfallsicherheit erreicht wird, können zwischen den hydraulisch gekoppelten Hydraulikaggregaten zudem Druckunterschiede entstehen. Um eine mechanische Verspannung zwischen den mechanisch gekoppelten Hydraulikaggregaten zu vermeiden, ist es gewünscht, einen Druckausgleich durchführen zu können.

Eine Möglichkeit, um den gewünschten Gleichlauf und den Druckausgleich zwischen mehreren Hydraulikaggregaten zu erreichen, besteht darin, ein erstes Hydraulikaggregat in an sich bekannter Weise mit einer Hydraulikfluidquelle zu verbinden, über die stets die erforderliche Menge an Hydraulikfluid bereitgestellt werden kann, um dessen Kolben in seine Endstellung bringen zu können. Das erste Hydraulikaggregat ist dabei derart ausgebildet, dass sein Kolben in seiner Endstellung einen Überströmkanal freigibt, über den der erste und der zweite Teilraum des ersten Hydraulikaggregates fluidtechnisch miteinander verbunden werden. Mittels eines solchen Überströmkanals kann Hydraulikfluid also von dem ersten Teilraum in den zweiten Teilraum des ersten Hydraulikaggregates gelangen und mittels einer Überlaufleitung anschließend von dem zweiten Teilraum in ein zweites Hydraulikaggregat gefördert werden, um auch dessen Kolben in seine Endstellung zu bringen. Auf diese Weise kann der Gleichlauf zwischen zwei Hydraulikaggregaten mit einer geringen Anzahl an hydraulischen Komponenten und insbesondere mit nur einer Hydraulikfluidquelle erreicht werden. Darüber hinaus kann mittels des Überströmkanals ein Druckausgleich zwischen dem ersten und dem zweiten Hydraulikaggregat stattfinden. Eine Ausgestaltung des Überströmkanals ist aus der EP 2 428 482 A1 bekannt. Hierfür weist die Innenseite des Zylinders eine Ausnehmung auf, die stirnseitig an der Innenseite eines Zylinders ausgebildet ist. Befindet sich der Kolben in einer Arbeitsstellung, liegt die Ausnehmung vollständig in einem Teilraum des Zylinders. Gelangt der Kolben im Bereich der Ausnehmung in seine Endstellung, entsteht an der Zylinderinnenseite eine fluidleitende Verbindung zwischen den zwei Teilräumen des Zylinders des Hydraulikaggregates.

Ein Nachteil der vorbekannten Ausgestaltung des Überströmkanals besteht darin, dass das Hydraulikfluid in der Endlage des Kolbens über die gesamte Kolbenhöhe an der Kolbenaußenseite vorbeiströmen muss, um von einem Teilraum in den anderen Teilraum des Zylinders zu gelangen. Dabei werden insbesondere die Dichtungselemente, die an der Außenseite des Kolbens angeordnet sein können, stark beansprucht. Dies geht mit einem hohen Verschleiß und damit auch mit einem hohen Wartungs- und Reparaturbedarf des gesamten Hydraulikaggregates einher.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Hydraulikaggregat mit einer Überströmfunktion vorzuschlagen, das mit einem geringeren Wartungsbedarf einhergeht.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Gegenstandes von Anspruch 1 gelöst. Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Hubvorrichtung gemäß Anspruch 14. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstände der jeweils abhängigen Unteransprüche.

Das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat weist in an sich bekannter Weise einen Zylinder und einen in dem Zylinder geführten Kolben auf. Der Kolben ist zwischen einer Arbeitsstellung und einer Endstellung verstellbar. In der Arbeitsstellung unterteilt der Kolben einen Zylinderraum dichtend in einen ersten Teilraum und einen zweiten Teilraum. In der Endstellung des Kolbens sind der erste und der zweite Teilraum mittels eines Überströmkanals fluidleitend miteinander verbunden.

Es ist wesentlich für die Erfindung, dass in dem Kolben ein Strömungsweg ausgebildet ist, welcher zwischen einer Stirnseite und einer Außenumfangsseite des Kolbens verläuft und der Überströmkanal in der Endstellung des Kolbens zumindest teilweise durch den Strömungsweg gebildet ist.

Das erfindungsgemäße Hydraulikaggregat geht mit Vorteilen hinsichtlich seiner Lebensdauer und der erforderlichen Wartungsmaßnahmen einher. Denn die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Strömungsweges erlaubt es, einen Hydraulikfluidstrom nach der Art einer Bypassleitung zwischen zwei Teilräumen des Hydraulikaggregates zu leiten, wobei ein schädigender Kontakt zu funktionskritischen Bauteilen an der Außenumfangsseite des Kolbens vermieden werden kann. Beispielsweise ist mindestens eine Kolbendichtung oder ein Führungsband in Bezug auf die Längsachse des Kolbens zwischen einer stirnseitigen Öffnung des Strömungsweges und einer außenumfangsseitigen Öffnung des Strömungsweges an der Außenumfangsseite angeordnet.

Erfindungsgemäß ist der Strömungsweg innerhalb des Kolbens ausgebildet und zumindest abschnittsweise vollständig von dem Kolben umschlossen. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf einen bestimmten Verlauf des Strömungsweges oder auf eine Querschnittsgeometrie beschränkt. In einer einfachen Ausführungsform kann der Strömungsweg in Gestalt einer gerade verlaufenden Bohrung von der Stirnseite des Kolbens zu seiner Außenumfangsseite verlaufen. Alternativ kann der Strömungsweg in dem Kolben zwei Sacklochbohrungen umfassen, die sich in den Bereichen ihrer Bohrungsgrunde kreuzen und dadurch fluidleitend miteinander verbunden sind. Dabei ist eine der Sacklochbohrungen an der Stirnseite und die jeweils andere der Sacklochbohrungen an der Außenumfangsseite des Kolbens angeordnet.

In einer einfachen Ausgestaltung kann der Kolben in einer Arbeitsstellung, wie an sich bekannt, dichtend innerhalb des Zylinders geführt sein. Hierbei mündet ein Ende des Strömungsweges an der Stirnseite des Kolbens in einen der beiden Teilräume des Zylinders. Das andere Ende des Strömungsweges an der Außenumfangsseite des Kolbens weist in Richtung der Zylinderinnenwand, an der der Kolben dichtend geführt ist. Wird der Kolben in dieser Arbeitsstellung an der Stirnseite, an der der Strömungsweg ausgebildet ist, mit hydraulischem Druck beaufschlagt, so verlagert sich der Kolben in an sich bekannter Weise bis in seine Endstellung. Mit Erreichen der Endstellung kann der Strömungsweg an der Außenumfangsseite des Kolbens unmittelbar in den zweiten Teilraum münden. Es liegt daher im Rahmen der Erfindung, dass der Überströmkanal in der Endstellung des Kolbens ausschließlich durch den Strömungsweg gebildet wird. In einer anderen Ausführungsform ist jedoch ein weiterer Fluidweg vorgesehen, welcher ebenfalls einen Bestandteil des Überströmkanals darstellt und mittels dessen die fluidleitende Verbindung zwischen den beiden Teilräumen geschaffen wird.

Im Sinne der Erfindung beschränkt sich die Endstellung des Kolbens nicht alleine auf eine einzelne Position des Kolbens innerhalb des Zylinders, sondern umfasst auch auf einen Bereich, in dem sich der Kolben dieser Position nähert. Es liegt daher im Rahmen der Erfindung, dass der Überströmkanal nicht erst freigegeben wird, wenn der Kolben seine Endstellung erreicht, sondern bereits dann, wenn der Kolben sich in einem Endstellungsbereich befindet. Ferner ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, wie viele Endstellungen der Kolben innerhalb des Hydraulikaggregates einnehmen kann. Vielmehr kann die Endstellung des Kolbens durch einen beliebigen mechanischen Anschlag innerhalb des Zylinders definiert sein, beispielsweise einen Zylinderdeckel, einen Zylinderboden oder etwa ein radial in den Zylinderinnenraum ragendes Anschlagelement.

Die Erfindung ist auch nicht darauf beschränkt, welche Bauform das Hydraulikaggregat, sein Zylinder oder der Kolben haben. Es liegt daher im Rahmen der Erfindung, dass das Hydraulikaggregat als sog. Gleichgangzylinder oder als sog. Differenzialzylinder ausgebildet ist. Der Kolben weist bevorzugt eine zylindrische Grundform auf. Zudem kann der Kolben dabei an seiner Außenumfangsseite eine umlaufende Profilierung aufweisen, die zur formschlüssigen Anordnung von Dichtelementen dienen kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Strömungsweg einen Strömungswiderstand auf, um einen Druck eines in dem Strömungsweg strömenden Hydraulikfluids herabzusetzen.

Mittels der vorstehend beschriebenen Weiterbildung ist es möglich, dichtende Elemente an der Außenumfangsseite des Kolbens vorzusehen, an denen das überströmende Hydraulikfluid nicht über den Strömungsweg vorbeigeleitet, sondern mit diesen in Kontakt tritt. Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass eine schädigende Wirkung des überströmenden Hydraulkfluids dabei gemindert oder vollständig vermieden werden kann, wenn der hydraulische Druck des Hydraulikfluids zuvor herabgesetzt wird. In diesem Zusammenhang kann der Strömungsweg innerhalb des Kolbens nicht alleine zur Ausgestaltung des Überströmkanals, sondern gleichzeitig auch zur Anordnung des Strömungswiderstandes genutzt werden, der der Druckminderung dient. Eine Herabsenkung des Druckes des Hydraulikfluids umfasst insbesondere eine Herabsenkung seines statischen und/oder seines dynamischen Druckes.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Kolben an der Außenumfangsseite mindestens ein dichtendes Element auf, welches axial versetzt zu der Öffnung des Strömungsweges an der Außenumfangsseite des Kolbens angeordnet ist und welches in der Endstellung des Kolbens den Überströmkanal teilweise begrenzt. Hierbei ist das dichtende Element stromabwärts zu dem Strömungswiderstand in Bezug auf eine Strömungsrichtung des in dem Überströmkanal strömenden Hydraulikfluides angeordnet.

Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass die Ausgestaltung des Strömungsweges mit dem Strömungswiderstand besonders vorteilhaft ist, wenn das überströmende Hydraulikfluid an dem dichtenden Element vorbeiströmt, das an der Außenumfangsseite des Kolbens angeordnet ist und der Druck des Hydraulikfluides mittels des Strömungswiderstandes herabgesetzt ist. Dies wirkt sich besonders positiv auf die Lebensdauer des dichtenden Elements und der Betriebszuverlässigkeit des gesamten Hydraulikaggregates aus. Insbesondere stehen das dichtende Element und das überströmende Hydraulikfluid in der Endstellung des Kolbens in unmittelbarem Kontakt. Insbesondere ist das dichtende Element dazu ausgebildet, in der Arbeitsstellung des Kolbens den Zylinderraum dichtend in den ersten Teilraum und den zweiten Teilraum zu unterteilen.

Der Strömungswiderstand kann beispielsweise in Abhängigkeit eines geometrischen Merkmals des Strömungsweges und/oder einer Oberflächeneigenschaft des Strömungsweges eingestellt sein. Zu den einstellbaren geometrischen Merkmalen gehören beispielsweise die durchströmte Länge des Strömungsweges und/oder eine Krümmung des Strömungsweges und/oder eine makroskopische Profilierung. Zu den einstellbaren Oberflächeneigenschaften gehört beispielsweise eine mikroskopische Profilierung. Der Strömungswiderstand kann sowohl als integraler Bestandteil des Strömungsweges als auch als differentiell ausgeführtes Bauelement ausgebildet sein, das austauschbar innerhalb des Strömungswiderstandes angeordnet werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Hydraulikaggregates handelt es sich bei dem Strömungswiderstand um eine Blende oder um eine Drossel. Mittels der Blende ist es möglich, den Druck des strömenden Hydraulikfluids zu mindern und einen konstant Volumenstrom des Hydraulikfluids unabhängig von einem Systemdruck einzustellen. Mittels einer Drossel kann der Druck des Hydraulikfluids zwar ebenfalls gemindert werden, allerdings ist der einstellbare Volumenstrom typischerweise linear von dem Systemdruck abhängig. Dementsprechend kann mittels einer Blende zumindest der dynamische Druck des Hydraulikstromes auf einen konstanten Wert herabgesetzt werden, während er mit einer Blende in Abhängigkeit des Systemdruckes eingestellt werden kann. Trotz ihrer unterschiedlichen Funktionsweisen, dienen sowohl die Blende als auch die Drossel in vorteilhafter Weise dazu, den Druck des Hydraulikfluids derart zu mindern, dass insbesondere die am Außenumfang des Kolbens angeordneten Dichtelemente bei einem Kontakt mit dem überströmenden Hydraulkfluid geschont werden.

Bei der Blende und der Drossel kann es sich jeweils um ein standardisiertes hydraulisches Bauteil handeln, dessen druckmindernde Wirkung anhand geläufiger Auslegungsregeln festgelegt werden kann. Es liegt hierbei ebenfalls im Rahmen der vorteilhaften Weiterbildung, dass die Blende und die Drossel jeweils als integraler Bestandteil oder als differenziell ausgebildete Komponente in dem Strömungsweg angeordnet sind. Der Vorteil, der sich durch die integrale Ausgestaltung erreichen lässt, besteht in der Verringerung nachgelagerter Montageschritte, bei denen die Blende oder die Drossel mit dem Kolben gefügt werden muss. Alternativ können die Blende und die Drossel in Form von Einsätzen in den Kolben montiert werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Hydraulikaggregates mündet der Strömungsweg an der Außenumfangsfläche des Kolbens in einen Ringkanal verläuft.

Die Ausgestaltung des Ringkanals erlaubt es, das aus dem Strömungsweg tretende Hydraulikfluid teilweise oder vollständig über den Umgang des Kolbens zu verteilen. Dies ist insbesondere deshalb vorteilhaft, da ein Überströmen des Hydraulikfluids unabhängig von der Drehlage des Kolbens erfolgen kann. Dies ist insbesondere dann erschwert, wenn der Strömungsweg in der Endstellung an der Außenumfangsseite des Kolbens in einen Fluidweg münden muss, um den Überströmkanal zu bilden. Der Ringkanal ermöglicht es also, den Kolben in einer beliebigen Drehlage in Bezug auf die Längsachse des Zylinders zu montieren.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Hydraulikaggregates ist an der Zylinderinnenwand eine Ausnehmung als Längsnut ausgebildet, in welche in der Endlage der im Kolben ausgebildete Strömungsweg mündet, welche also in der Endstellung des Kolbens einen Teil des Überströmkanals bildet. Die Ausnehmung kann sich dabei zumindest abschnittsweise parallel zu einer Längsachse des Zylinders erstrecken. Es liegt jedoch auch im Rahmen der bevorzugten Ausgestaltung, dass die Ausnehmung sich gegenüber der Längsachse des Zylinders winklig und/oder mit einem gekrümmten Verlauf erstreckt.

Über die Position und Länge der Ausnehmung kann auf konstruktiv einfache Weise festgelegt werden, wie groß der räumliche Bereich sein soll, in dem ein Überströmen stattfindet. Je größer die Nutlänge ist, desto weiter ragt die Längsnut in den Zylinderinnenraum und desto früher findet ein Überströmen des Hydraulikfluids statt, wenn der Kolben sich seiner Endlage nähert. Zusätzlich können die Dämpfungseigenschaften des Hydraulikaggregates bei Erreichen der Endlage positiv beeinflusst werden, da sich ein ruckartiger Halt des Kolbens infolge eines mechanischen Anschlages in seiner Endlage vermeiden lässt.

In einer vorteilhaften Weiterbildung liegt das dichtende Element an der Außenumfangsseite des Kolbens in der Endstellung des Kolbens entlang der Längsachse des Zylinders im Bereich der Ausnehmung. Ein überströmendes Hydraulikfluid kann durch den Kolben und aus dem darin ausgebildeten Strömungsweg treten und insbesondere mit einem verringerten Druck in Kontakt mit dem dichtenden Element gelangen, ohne dieses zu beschädigen. Das dichtende Element ist hierbei vorzugsweise im Bereich der Ausnehmung derart angeordnet, dass das dichtende Element in der Endstellung des Kolbens zusammen mit der Ausnehmung einen Abschnitt des Überströmkanals bildet. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind zwei oder mehr Längsnuten über den Umfang der Zylinderinnenseite verteilt angeordnet und bilden in der Endstellung des Kolbens jeweils teilweise den Überströmkanal. Durch die Verteilung der Längsnuten entsteht eine Mehrzahl an möglichen Überströmpositionen, in denen der Austrittsbereich des Strömungsweges mit einer der Längsnuten bei Verdrehung des Kolbens korrespondieren kann. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Kolben ohne Ringkanal ausgebildet ist. Sofern ein Ringkanal vorgesehen ist, ist ein gleichzeitiges Überströmen über die Mehrzahl an Ausnehmungen möglich, wobei das Hydraulikfluid sich gleichmäßig über den Außenumfang des Kolbens verteilen und in die Vielzahl an Ausnehmungen treten kann.

In einer einfachen Ausgestaltung mündet die Ausnehmung an einer Stirnseite des Zylinders unmittelbar in einen Teilraum des Zylinders. In dieser Ausgestaltung können der Zylinder und der Kolben derart miteinander gefügt sein, dass der Strömungsweg des Kolbens in seiner Endstellung unmittelbar oder über den Ringkanal mittelbar in die Ausnehmung mündet. In dieser Ausgestaltung umfasst der Überströmkanal den Strömungsweg im Kolben, gegebenenfalls den Ringkanal sowie die Ausnehmung, über welche das überströmende Hydraulikfluid in den zweiten Teilraum gelangen kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Hydraulikaggregates umfasst der Überströmkanal in der Endstellung des Kolbens einen radial durch die Zylinderwand verlaufenden Seitenkanal.

In einer einfachen Ausgestaltung der vorstehend beschriebenen Weiterbildung können der Zylinder und der Kolben derart miteinander gefügt sein, dass der Strömungsweg des Kolbens in seiner Endstellung unmittelbar oder mittelbar über den Ringkanal in den Seitenkanal mündet. Über den Seitenkanal kann das Hydraulikfluid aus dem Überströmkanal austreten und von dort in den zweiten Teilraum gelangen. Hierfür kann in einfacher Weise eine Hydraulikleitung vorgesehen sein, die die Teilräume miteinander verbindet. In dieser Ausgestaltung umfasst der Überströmkanal den Strömungsweg im Kolben, gegebenenfalls den Ringkanal sowie den Seitenkanal, über welche das überströmende Hydraulikfluid in den zweiten Teilraum gelangen kann. In einer vorteilhaften Weiterbildung umfasst der Überströmkanal auch die Ausnehmung, welche in den Seitenkanal mündet. Dabei umfasst der Überströmkanal also den Strömungsweg im Kolben, gegebenenfalls den Ringkanal, die Ausnehmung und den Seitenkanal. In dieser Ausführungsform weist die Ausnehmung bevorzugt einen umlaufenden Rand auf, der an der Zylinderinnenseite ausgebildet ist. Dabei ist die Ausnehmung in einem Abstand zu einem stirnseitigen Ende des Zylinders ausgebildet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das dichtende Element an der Außenumfangsseite des Kolbens in der Endstellung des Kolbens entlang der Längsachse des Zylinders zwischen dem Seitenkanal und der Öffnung des Strömungsweges an der Außenumfangsseite des Kolbens angeordnet, insbesondere im Bereich des Ringkanals. Dadurch ist es auf konstruktiv einfache Weise möglich, sicherzustellen, dass das dichtende Element des Kolbens die einzige dichtende Komponente ist, das mit dem überströmenden Hydraulikfluid in Kontakt kommt. Insbesondere kann vermieden werden, dass eine weitere Komponente, zum Beispiel ein Führungsband, das an der Außenumfangsseite des Kolbens angeordnet ist, mit dem überströmenden Hydraulikfluid in Kontakt tritt. Trotz eines verringerten Druckes des Hydraulikfluids kann auf diese Weise Verschleißerscheinungen an den Komponenten des Hydraulikaggregates vorgebeugt werden.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist ein Spaltkanal zwischen der Außenumfangsseite des Zylinders und einem Deckelelement, welches den Zylinderinnenraum stirnseitig verschließt, ausgebildet, wobei der Seitenkanal in den Spaltkanal mündet. Vorzugsweise ist der Spaltkanal im Wesentlichen koaxial zu der Längsachse des Zylinders ausgebildet.

Gemäß der vorstehend beschriebenen Ausgestaltung umgibt das Deckelelement den Zylinder außenseitig und weist dabei an einer Deckelinnenseite gegenüber der Zylinderaußenseite zumindest abschnittsweise ein Übermaß auf, um den Spaltkanal auszubilden. Das Deckelelement kann zumindest einen mechanischen Anschlag definieren, welcher den Verstellbereich des Kolbens innerhalb des Zylinders begrenzt und die Endstellung definiert. Das Deckelelement ist dabei bevorzugt derart ausgestaltet, dass in der Endstellung des Kolbens zwischen dem Deckelelement und einer Stirnseite des Kolbens derjenige Teilraum eingeschlossen ist, in welchen das Hydraulikfluid überströmen soll. Ferner kann das Deckelelement einen Überlaufanschluss aufweisen, über weichen das überströmende Hydraulikfluid in ein anderes Hydraulikaggregat geleitet werden kann.

In einer bevorzugten Ausgestaltung sind ein erstes Führungsband und ein zweites Führungsband an der Außenumfangsfläche des Kolbens angeordnet und dienen zur Führung des Kolbens an der Zylinderinnenwand. Die Führungsbänder verbessern die Lagerung des Kolbens in seiner Endlage, da durch das Überströmen zumindest zeitweise asymmetrische Kraftverhältnisse entstehen können, wobei die damit einhergehenden Kräfte mittels der Führungsbänder an der Zylinderinnenwand abgestützt werden können. Dies führt zu einer geringeren mechanischen Belastung von Dichtelementen, die ebenfalls an der Kolbenaußenseite angeordnet sein können. Bevorzugt ist zumindest eines der Führungsbänder zwischen der Öffnung des Strömungsweges an der Stirnseite des Kolbens und der Öffnung an der Außenumfangsseite des Kolbens angeordnet.

Wie oben erläutert, wird die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe auch durch die erfindungsgemäße Hubvorrichtung gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Hubvorrichtung, insbesondere einer Hebebühne für Kraftfahrzeuge, mit mindestens einem ersten und einem zweiten als Hubantrieb arbeitenden hydraulischen Hydraulikaggregat zum Anheben der Hubvorrichtung, weist jedes der Hydraulikaggregate einen Zulauf zum Zuführen und einen Überlauf zum Abführen von Hydraulikfluid jeweils bei Anheben der Hubvorrichtung auf.

Das erste Hydraulikaggregat ist als Kommando-Aggregat ausgebildet, indem dessen Überlauf fluidleitend mit dem Zulauf des als Folge-Aggregat angesteuerten zweiten Hydraulikaggregates verbunden ist. Jedes Hydraulikaggregate hat einen Zylinder und einen in dem jeweiligen Zylinder dichtend geführten Kolben, der den entsprechenden Zylinderinnenraum in einen ersten und einen zweiten Teilraum unterteilt.

Mindestens eines der Hydraulikaggregate der Hubvorrichtung hat einen Überströmkanal, der derart ausgebildet ist, dass zumindest in der Endstellung des zugehörigen Kolbens bei maximal angehobener oder maximal abgesenkter Hubvorrichtung der erste und der zweite Teilraum dieses Aggregates über den Überströmkanal fluidleitend miteinander verbunden sind.

Der Überströmkanal korrespondiert in der Endstellung des Kolbens mit einem von einer Stirnseite des Kolbens zu dessen Außenumfangsfläche in verlaufenden Strömungsweg.

Durch eine derartige Ausbildung einer Hubvorrichtung lassen sich die Nachteile beim Überströmen in bestehenden Hubvorrichtungen umgehen, indem die Belastung von verwendeten Komponenten, insbesondere Dichtungen reduziert wird. Dies führt zu einer höheren Lebensdauer der besagten Komponenten und zu einer verringerten Wartungshäufigkeit. Zudem wird die Sicherheit in der Arbeit mit derartigen Hubvorrichtungen gesteigert, indem Überströmen mit einer hohen Zuverlässigkeit stattfindet, da die Komponenten des Hydraulikaggregates geschont werden.

Vorzugsweise weist die Hubvorrichtung zumindest ein erfindungsgemäßes Hydraulikaggregat oder eine vorteilhafte Weiterbildung davon auf.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen sind der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren zu entnehmen.

Es zeigt:

Figur 1 eine Schnittdarstellung eines Hydraulikaggregates in Arbeitsstellung;

Figur 2 eine Schnittdarstellung des Hydraulikaggregates gemäß Figur 1 in Endstellung;

Figur 3 ein Ausführungsbeispiel einer Hubvorrichtung mit zwei Hydraulikaggregaten gemäß den Figuren 1 und 2, von denen ein Hydraulikaggregat als Kommando-Aggregat und ein anderes als Folge-Aggregat ausgebildet ist; Figur 4 eine schematische Darstellung des Hydrauliksystems der Hubvorrichtung gemäß Figur 3.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein Hydraulikaggregat 1 , dessen Kolben 2 sich gemäß Figur 1 in einer Arbeitsstellung und gemäß Figur 2 im Bereich einer Endstellung befindet.

Das Hydraulikaggregat 1 umfasst einen Zylinder 3, innerhalb dessen der Kolben 2 entlang einer Zylinderachse 4 geführt ist. Befindet sich der Kolben 2 in seiner Arbeitsstellung (vgl. Figur 1), so unterteilt er einen Zylinderraum dichtend in einen ersten Teilraum 5 und einen zweiten Teilraum 6. Bei Befüllung des ersten Teilraums 5 mit einem Hydraulikfluid wird der Kolben 2 entlang der Zylinderachse 4 hydraulisch verstellt. Dabei nimmt das Volumen des ersten Teilraums 5 zu, während das Volumen des zweiten Teilraums 6 verringert wird. Ein Zylinderdeckel 7, welcher den zweiten Teilraum 6 begrenzt, weist einen Überlaufanschluss 8 auf, über weichen das in dem zweiten Teilraum 6 befindliche Hydraulikfluid entweichen kann. Der Kolben 2 weist an seiner Außenumfangsseite zwei umlaufende Führungsbänder 9, 10 sowie zwei umlaufende Dichtungen 11 , 12 auf. Die Führungsbänder 9, 10 dienen dazu, den Kolben 2 an der Zylinderinnenwand zu führen, während die Dichtungen 11 , 12 dazu dienen, die Teilräume 5 und 6 in der Arbeitsstellung des Kolbens 2 dichtend voneinander zu trennen.

In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel dient das Hydraulikaggregat 1 zusammen mit einem weiteren Hydraulikaggregat (vgl. Figuren 3 und 4) dazu, ein Fahrzeug anzuheben, in einer angehobenen Position zu halten und bedarfsweise wieder abzusenken. Dabei ist es gewünscht, die Kolben beider Hydraulikaggregate innerhalb der jeweiligen Zylinder zuverlässig in ihre Endstellungen bringen zu können, damit die angehobene Last nicht in eine instabile Schieflage gerät. Infolge von Alterungserscheinungen, schwankenden Umgebungsbedingungen sowie unvermeidbarer Leckage an den Hydraulikdichtungen kann allerdings die Menge an Hydraulikfluid variieren, die erforderlich ist, um die Kolben beider Hydraulikaggregate in ihre jeweilige Endstellung bringen zu können. Um dies unter geringem konstruktivem Aufwand dennoch zu erreichen, ist das in Figur 1 gezeigte Hydraulikaggregat über den Überlaufanschluss 8 mit dem anderen Hydraulikaggregat verbunden und derart ausgestaltet, dass bei Erreichen der Endstellung des Kolbens 2 Hydraulikfluid über einen Überströmkanal 13 (nur in Figur 2 gezeigt) zunächst von dem ersten Teilraum 5 in den zweiten Teilraum 6 und von dort über den Überlaufanschluss 8 in das andere Hydraulikaggregat gelangen kann. Dadurch kann eine unerwartet erforderliche, zusätzliche Menge an Hydraulikfluid über das erste Hydraulikfluid 1 in das andere Hydraulikfluid (vgl. Figuren 3 und 4) nachgefördert werden. Die konstruktive Umsetzung dieser Funktion ist nachfolgend im Detail erläutert.

Wie in Figur 1 gezeigt ist, weist der Kolben 2 einen Strömungskanal 14 auf, welcher von einer Stirnseite des Kolbens zu einer Außenumfangsseite des Kolbens 2 verläuft. Im dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Strömungskanal 14 im Wesentlichen aus zwei Sacklochbohrungen gebildet, die sich im Bereich ihrer jeweiligen Bohrungsgrunde kreuzen und damit eine fluidleitende Verbindung zwischen ihren jeweiligen Bohrungsöffnungen bilden. In der in Figur 1 gezeigten Arbeitsstellung des Kolbens 2 ist der Strömungskanal 14 an der Außenumfangsseite des Kolbens 2 dichtend von der Zylinderinnenwand verschlossen. Durch einseitige Druckbeaufschlagung des Kolbens kann dieser in der oben beschriebenen Weise in seine Endstellung gebracht werden.

In der in Figur 2 gezeigten Endstellung befindet sich der Kolben 2 in einem mechanischen Anschlag mit dem Zylinderdeckel 7. Dabei wird der oben erwähnte Überströmkanal 13 freigelegt, mittels dessen ein Überströmen von Hydraulikfluid zwischen dem ersten Teilraum 5 und dem zweiten Teilraum 6 in der Endstellung des Kolbens 2 möglich ist. Hierfür umfasst der Überströmkanal 13 in der Endstellung des Kolbens 2 einen Strömungsweg 14, einen Ringkanal 15, eine Mehrzahl an Ausnehmungen 16, eine Mehrzahl an Seitenkanälen 17 und einen Spaltkanal 18.

Die Ausgestaltung des Strömungskanals 14, welcher zwischen der Stirnseite und der Außenumfangsseite des Kolbens 2 verläuft, geht mit dem Vorteil einher, dass das Führungsband 10 in der Endstellung des Kolbens 2 nicht mit dem überströmenden Hydraulikfluid 19 in Kontakt kommt, welches durch den Kolben 2 geleitet wird. Im Vergleich zu einem vorbekannten Überströmkanal, bei dem das Hydraulikfluid ausschließlich an der Außenumfangsseite des Kolbens 2 von dem ersten Teilraum 5 in den zweiten Teilraum 6 überströmen kann, wird das Führungsband 10 nicht durch das überströmende Hydraulikfluid 19 beansprucht und dadurch geschont. Der Ringkanal 15 ist als eine umlaufende Nut ausgebildet, die am Außenumfang des Kolben 2 verläuft und in welche das Hydraulikfluid bereits in der Arbeitsstellung des Kolbens 2 gelangen kann. Ein Vorteil, der mit dem Ringkanal 15 einhergeht, besteht darin, dass das in dem Ringkanal 15 befindliche Hydraulikfluid infolge seines hydraulischen Druckes bereits in der Arbeitsstellung des Kolbens 2 eine zentrierende Wirkung auf den Kolben 2 hat. Dadurch können die am Außenumfang angeordneten Komponenten 9, 10, 11 , 12 gleichmäßig belastet werden, wodurch ihr Verschleiß verringert wird. Außerdem kann das Hydraulikfluid sich über den Ringkanal 15 über die Außenumfangsseite des Kolbens 2 verteilen und damit über mehrere Ausnehmungen gleichzeitig in den zweiten Teilraum 6 treten.

In der Endstellung mündet der Ringkanal 15 in eine Mehrzahl an Ausnehmungen 16, die als Längsnuten ausgebildet sind und jeweils im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachse 4 verlaufen. Während das Führungsband 10 mittels des hier beschriebenen Strömungsweges 14 nach der Art einer Bypassleitung nicht in direkten Kontakt mit dem überströmenden Hydraulikfluid 19 gelangt, wird ein derartiger Kontakt zwischen dem Hydraulikfluid und der Dichtung 12 nicht verhindert. Um eine Schädigung der Dichtung 12 dennoch zu vermeiden, ist in dem Strömungsweg 14 ein Strömungwiderstand 20 angeordnet, welcher dazu dient, den hydraulischen Druck des überströmenden Hydraulikfluids in dem Überströmkanal 13 zu verringern. Eine derartige Verringerung des Druckes wirkt sich positiv auf die Verschleißerscheinungen an der Dichtung 12 aus. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei dem Strömungswiderstand 19 um eine Blende, die dazu dient, den statischen Druck des in dem Überströmkanal 13 befindlichen Hydraulikfluids 19 herabzusetzen. Alternativ kann es sich bei dem Strömungswiderstand 20 um eine Drossel handeln.

Die Ausnehmung 16 ist als Längsnut ausgebildet, welche sich im Wesentlichen parallel zu der Zylinderachse 4 erstreckt. Die Länge und Position der Ausnehmung ist dabei derart gewählt, dass ein Überströmen des Hydraulikfluids von dem ersten Teilraum 5 in den zweiten Teilraum 6 bereits dann stattfinden kann, wenn der Kolben 2 sich seiner Endstellung nähert und diese noch nicht vollständig erreicht hat. Durch ein derart frühzeitiges Überströmen des Hydraulikfluids ist es möglich, den Kolben 2 vor Erreichen seiner Endstellung abzubremsen, wodurch ein ruckartiger Halt in der Bewegung der angehobenen Last vermieden werden kann.

Durch die hier gezeigte Ausgestaltung des Seitenkanals 17 ist es möglich, die Ausnehmung 16 vergleichsweise kurz auszubilden und damit auftretende Kerbwirkungseffekte an der Zylinderwand zu verringern.

Der Zylinderdeckel 7 weist an einer dem Zylinder 3 zugewandten Seite ein Übermaß gegenüber der Zylinderaußenwand auf. Auf diese Weise ist zwischen dem Zylinderdeckel 7 und der Zylinderaußenwand ein Bereich eingeschlossen, der sich spaltartig und parallel zu der Zylinderachse 4 erstreckt. Dieser Bereich ist vorliegend als Spaltkanal 18 bezeichnet, und dient dazu, den Seitenkanal 17 fluidleitend mit dem zweiten Teilraum 6 zu verbinden. Auf diese Weise kann auf zusätzliche Hydraulikleitungen verzichtet werden, um den Seitenkanal 17 mit dem zweiten Teilraum 6fluidleitend zu verbinden.

In hier nicht gezeigter Weise kann eine alternative Ausführungsform des Hydraulikzylinders 1 derart ausgebildet sein, dass der Überströmkanal 13 alleine durch den Strömungsweg 14 gebildet wird. Hierbei kann die an der Außenumfangsseite des Kolbens 2 befindliche Öffnung des Strömungsweges 14 in der Endstellung des Kolbens 2 im Bereich des stirnseitigen Zylinderrandes direkt in den zweiten Teilraum 6 münden. Eine weitere alternative Ausführungsform kann einen Überströmkanal 13 umfassen, welcher ohne Ringkanal 15 ausgebildet ist und wobei der Strömungsweg 14 in seiner Endstellung unmittelbar in eine Ausnehmung 16 oder in einen Seitenkanal 17 mündet. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann auf einen Seitenkanal 17 und einen Spaltkanal 18 vollständig verzichtet werden, indem die Position und Länge der Ausnehmung 16 derart gewählt wird, dass die besagte Ausnehmung 16 unmittelbar in den zweiten Teilraum 6 mündet.

Figur 3 zeigt eine Hubvorrichtung, die als Hubsäulen-Hebebühne 21 ausgebildet ist. Sie umfasst zwei Hubsäulen 22 und 23, die sich im Wesentlichen vertikal erstrecken und an denen jeweils eine Tragschere 24 bzw. 25 angeordnet sind. Die Tragscheren 24, 25 sind vertikal verfahrbar und weisen jeweils die Auflagen 24a, 24b bzw. 25a, 25b auf, die dazu dienen, ein Fahrzeug aufzunehmen, das mittels der Hubsäulen-Hebebühne 21 anzuheben und in angehobener Position zu halten.

In hier nicht näher gezeigter Weise umfassen die Hubsäulen 22 und 23 jeweils zwei Hydraulikaggregate, die jeweils entsprechend dem in den Figuren 1 und 2 gezeigten Hydraulikaggregat 1 ausgebildet sind. Ein erstes Paar von Hydraulikaggregaten ist in der Hubsäule 22 angeordnet und ein zweites Paar ist in der Hubsäule 23 angeordnet. Die Kolben der Hydraulikaggregate des ersten Paares, das in der Hubsäule 22 angeordnet ist, sind mechanisch miteinander gekoppelt. Die Kolben der Hydraulikaggregate des zweiten Paares, das in der Hubsäule 23 angeordnet ist, sind ebenfalls mechanisch miteinander gekoppelt. Zudem ist ein Hydraulikaggregat des ersten Paares in der Hubsäule 22 mit einem Hydraulikaggregat des zweiten Paares in der Hubsäule 23 hydraulisch gekoppelt, i.e. wie nachfolgend beschrieben in Form einer Kommando-Folge-Anordnung in Reihe geschaltet.

Die hydraulisch miteinander gekoppelten Hydraulikaggregate werden jeweils in einem gemeinsamen Hydraulikkreislauf betrieben, der in Figur 4 im Detail gezeigt ist. Durch die vorstehend beschriebene Kombination zwischen mechanischer und hydraulischer Kopplung zwischen den Hydraulikaggregaten der Hubsäulen 22, 23 kann eine gute Ausfallsicherheit erreicht werden. Denn sofern der Systemdruck eines Hydraulikkreislaufs infolge eines unerwarteten Defektes abfällt, wird die angehobene Last über den Systemdruck des jeweils anderen Hydraulikreislaufs sowie über die mechanische Kopplung der Hydraulikaggregate in den Hubsäulen 22, 23 weiter gehalten.

Figur 4 zeigt eine schematische Darstellung des Hydraulikplans der Hebebühne 21 gemäß Figur 3 und zwischen zwei Hydraulikaggregaten K und F, die in der Hubsäule 22 bzw. 23 angeordnet sind. Hierbei agiert ein Hydraulikaggregat der Hubsäule 22 als sog. Kommando-Aggregat und ein Hydraulikaggregat der Hubsäule 23 als sog. Folge-Aggregat.

Zum Betrieb der Hebebühne wird ein Hydraulikfluid aus einem Tank 26 mittels einer Pumpe 27 durch einen Saugfilter 28 über eine erste Zulaufleitung 29 zu dem Kommando-Aggregat K gefördert. Hierdurch erfolgt eine Hubbewegung des Kolbens 30 des Kommando-Aggregates K in vertikaler Richtung. Das von dem Kolben 30 verdrängte Hydraulikfluid wird über die Überlaufleitung 31 dem Folge-Aggregat F zugeführt. Dies bewirkt, dass der Kolben 32 ebenfalls eine Hubbewegung ausführt und dabei das in dem Folge-Aggregat F enthaltene Hydraulikfluid verdrängt, welches über eine zweite Überlaufleitung 33 dem Tank 26 zugeführt wird.

Sofern der Kolben 30 des Kommando-Aggregates K in seine Endstellung gelangt bevor der Kolben 32 des Folge-Aggregates F in seine Endstellung erreicht, erlaubt die Ausgestaltung des Kommando-Aggregats K in Gestalt des Hydraulikaggregates 1 gemäß den Figuren 1 und 2 ein Überlaufen von Hydraulikfluid über die Überlaufleitung 31. Dadurch ist es möglich, das in Figur 4 gezeigte Hydrauliksystem einfach auszugestalten, indem die Anzahl an erforderlichen Komponenten reduziert wird. Insbesondere ist lediglich eine Pumpvorrichtung erforderlich, um sowohl das Kommando-Aggregat K als auch das Folge-Aggregat F zu aktuieren. Zudem kann zwischen den Hydraulikaggregaten K und F ein Druckausgleich erfolgen.

Um die Kolben 30, 32 wieder in umgekehrter Richtung zu verfahren und die angehobenen Tragscheren abzusenken, kann ein 2/2-Wegeventil 34 betätigt werden. Das in dem Kommando-Aggregat K bzw. das in dem Folge-Aggregat F enthaltene Hydraulikfluid wird dabei infolge der Gewichtskraft des angehobenen Fahrzeugs verdrängt und über eine Rückführleitung 35 dem Tank 26 zugeführt. Die Geschwindigkeit der Absenkbewegung ist über eine Senkbremse 37 steuerbar. Aus Sicherheitsgründen sind die Zulaufleitung 29 und die Rückführleitung 35 über eine weitere Leitung mit einem Druckbegrenzungsventil 38 verbunden.