Pendelachszylinder Ein noch stabilerer Stand für mobile Maschinen

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In mobilen Maschinen sperren Pendelachszylinder während des Arbeitsvorgangs die im Fahrmodus bewegliche Achse und übernehmen eine Abstützfunktion. Bucher Hydraulics bietet hierfür neue Baureihen.

Einerseits poltern mobile Arbeitsmaschinen über unwegsames Gelände und müssen dazu eine gute Geländegängigkeit aufweisen, andererseits ist Stabilität gefragt, wenn sie ihre unterschiedlichen Arbeiten verrichten. Bagger oder Teleskoplader beispielsweise, die zusätzlich ihre Fahrerkabinen hochfahren können, müssen besonders zuverlässig stabil stehen können.

Um diesen Mehrfachanforderungen gerecht zu werden, gibt es Pendelachsen, die sich im Arbeitsmodus blockieren lassen. Pendelachszylinder (PZL) nach dem Prinzip des Plungerzylinders, bei dem die Kolbenstange als Kolben dient, ermöglichen im offenen Zustand die Fahrt über unebenes Gelände. Das Fahrwerk kann Unebenheiten weitgehend folgen, ohne dass einzelne Räder abheben. Im geschlossenen Zustand blockieren sie die Achse und sorgen so für eine hohe Steifigkeit beim Arbeitsvorgang.

Pendelachsen sind in der Regel am Unterwagen von Arbeitsmaschinen befestigt, während sich die hydraulische Versorgung im drehbaren Oberwagen befindet. Die Ölversorgung der Zylinder als auch die Steuerung der Ventile müssen hierfür durch ein Drehgelenk geführt werden.

Pendelachszylinder mit nur einer Leitung

Hier setzte die Entwicklung der PZL der Bucher Hydraulics Erding GmbH an, die seinerzeit in der Baureihe RH (Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar) mündete: Statt der üblichen zwei getrennten Leitungen gelang es, Druck- und Steuerfunktion in einer Leitung zu vereinen. Je nach Druckhöhe öffnen oder sperren die Ventile den Durchfluss. Ein definierter Druck schließt das Ventil. Der Ölstrom füllt also die Zylinder, sein Druck schaltet die Ventile. Die Lösung ist energieeffizient, der Verrohrungsaufwand halbiert sich, zudem ist nur eine Verbindung durch das Drehgelenk nötig und zur Ansteuerung der Baureihe RH ist lediglich ein 3/2-Wegeventil erforderlich.

Die Ventiltechnik im Pendelachszylinder entspricht üblicherweise einem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil, welches das Öl im Zylinder einschließt. Übersteigt der Steuerdruck einen bestimmten Wert, öffnet das Ventil durch güns­tige Flächenverhältnisse gegen den Druck im Innenraum des Zylinders. Der Ölaustausch zwischen den Zylindern ermöglicht so ein Bewegen der Pendelachse.

Auf dem Markt sind allerdings auch Systeme bekannt, bei denen das Ventil bei Überschreitung eines Grenzwertes schlagartig öffnet. Dieses Verhalten birgt allerdings die Gefahr, dass ein stark belasteter Zylinder plötzlich nachgibt und das Arbeitsgerät kippt. Ein wesentliches Sicherheitsproblem bei den meisten dieser Lösungen ist der Leitungsbruch. Das unter Druck stehende Öl im Zylinder darf deshalb nicht oder maximal sehr langsam abfließen.

Patentierte Neuentwicklung: Drossel-Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar

Die patentierte Neuentwicklung DRH (Drossel-Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar) ergänzt nun das PZL-Programm von Bucher Hydraulics. Sie basiert auf einem Rückschlagventil mit zusätzlicher Stromregelfunktion. Das Ventil sitzt in einer Patrone, die axial im Zylinder montiert wird und den Anschluss für die Hydraulikleitung beinhaltet. Es gibt einen einheitlichen Zylinder und einschraubbare Patronenventile mit DIN- oder UNF-Gewinde. Das reduziert die Lagerhaltung und verbessert die Servicefähigkeit.

Auch ein Nachrüsten bestehender Maschinen ist möglich, bestätigt Marcel Knobloch, Sales Product Promotion bei Bucher Hydraulics: „Ein Nachrüsten ist grundsätzlich möglich. Allerdings muss beim Einsatz des Pendelachszylinders DRH die Lage der Leitung zum Zylinder geändert werden, da diese vertikal von oben zum Zylinder geführt wird und nicht seitlich wie beim RH-Zylinder. Die Befestigung des Zylinders ist identisch. Der benötigte Druck 5...13 bar in gesperrter Stellung kann auch 0...2 bar betragen, wie bei der RH-Ausführung. Die Nachladefunktion ist dann jedoch nicht gegeben.“ Was hinter der Funktion steckt, wird bei der Betrachtung der technischen Funktionsweise des DRH-Ventils klar:

Emissionsfreie Antriebe für mobile Maschinen

Den CO2-Ausstoß auch abseits der Straße reduzieren

Sicheres Umschalten vom Pendel- in den Arbeitsbetrieb

Ein mit dem Rückschlagventil in Reihe geschaltetes Stromregelventil drosselt das ausströmende Öl im Zylinderinnenraum. Durch diese Drosselung verbessert sich der Fahr­komfort und ein sicheres Umschalten vom Pendel- in den Arbeitsbetrieb wird garantiert.

Die Ölkompressibilität und weitere Effekte führen zu einem Einfedern des Arbeitsgeräts. Dadurch entstehen einige Millimeter Spiel zwischen Zylinderstange und Achsauflage auf der unbelasteten Seite, was bei wechselnder Belastung zu erhöhtem Verschleiß führen kann.

Beim DRH-Ventil lässt sich im Sperrbetrieb der Pendelachse durch einen gezielten Tankvorspanndruck eine Nachladung mit nur einer Leitung realisieren. Dadurch wird Öl in den unbelasteten Zylinder gedrückt und der Kolben liegt ohne Spalt fest auf der Achse auf. Für den Maschinenbediener bedeutet dies ein steiferes und beherrschbareres Maschinenverhalten. „Ein zu großes Spiel in der gesperrten Achse ist für das Bedienpersonal äußerst unangenehm“, erklärt Marcel Knobloch. „Durch die integrierte Nachladung steht die Maschine stabiler und gibt dem Bediener ein sicheres Gefühl.“ Das integrierte Drosselrückschlagventil dämpft beim Entsperren des Pendelachszylinders eventuell auftretende Druck­spitzen in der Steuerleitung, wodurch eventuelle Schäden vermieden werden.

Elektromobilität

Hydraulik für elektrifizierte mobile Arbeitsmaschinen

Das Ventil ist äußerst kompakt und beansprucht in dem aus Guss gefertigtem Gehäuse der PZL nur wenig Bauraum. Im Fall eines Leitungsbruchs schließt das Ventil automatisch und nimmt die Sperrstellung ein.

„Wir beliefern derzeit zwei Kunden in Serie mit dem Ventil DRH. Die Rückmeldungen sind durchweg positiv“, freut sich Marcel Knobloch.

Pendelachszylinder RM für elektrifizierte Maschinen

Mit dem PZL RM ist man bei Bucher Hydraulics auch auf elektrische Antriebslösungen vorbereitet, die bei mobilen Arbeitsmaschinen zunehmend Einzug erhalten. „Der Pendelachszylinder RM übernimmt die gleiche Aufgabe wie die Ausführungen RH und DRH. Die Ansteuerung des Ventils erfolgt jedoch elektrisch statt hydraulisch“, erklärt Marcel Knobloch. Das System erfordert lediglich eine elektrische Leitung durch die Drehdurchführung. Aufgrund der Kine­matik kann es zu geringen Hubdifferenzen kommen. Den Ausgleich übernimmt ein kleiner Ölspeicher, der auch für konstanten Druck sorgt, was die gleiche Stabilität wie beim PZL DRH garantiert. Da lediglich ein elektrischer Anschluss nötig ist, ist das System komplett autark.

Fantastische Technik

Faszination Fluidtechnik

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