Um zu ihrem Einsatzort zu gelangen, benötigen mobile Arbeitsmaschinen eine gute Geländegängigkeit. Während der Arbeitsverrichtung ist hingegen eine hohe Steifigkeit und Stabilität gefragt. Hinzu kommen zunehmend anspruchsvolle Sicherheits- und Umweltbestimmungen. Diese Mehrfachanforderung erfüllen Pendelachsen, die sich im Arbeitsmodus blockieren lassen. Pendelachszylinder (PZL) nach dem Prinzip des Plunger-Zylinders, 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.
Die Zylinder sind für Sekundärdrücke bis 600 bar ausgelegt und benötigen nur wenig Bauraum. Als Sicherheitsbauteile sind sie für die Stabilität der mobilen Arbeitsmaschine verantwortlich. Ein Funktionsversagen kann jedoch zum Umkippen mit verheerenden Folgen führen. Pendelachsen sind in der Regel am Unterwagen von Arbeitsmaschinen befestigt, während sich die hydraulische Versorgung im drehbaren Oberwagen befindet. Die Ölversorgung der Zylinder wie auch die Steuerung der Ventile müssen hierfür durch ein Drehgelenk geführt werden.
Mit einer Leitung zum Erfolg
Hier setzte die Entwicklung der PZL an, die in der Baureihe RH (Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar) mündete. Statt zwei getrennter Leitungen gelang es, Druck- und Steuerfunktion in einer zu vereinen. Je nach Druckhöhe öffnen oder sperren die Ventile den Durchfluss. Ein definierter Druck schließt das Ventil. Der Ölstrom füllt damit die Zylinder, sein Druck schaltet die Ventile energieeffizienter als die Zweileitungslösung.
Der Verzicht auf eine Leitung halbiert den Verrohrungsaufwand und zusätzlich ist nur eine Verbindung durch das Drehgelenk nötig. Zudem ist zur Ansteuerung der Baureihe RH nur ein Wegeventil erforderlich.
Die Ventiltechnik im Pendelachszylinder entspricht üblicherweise einem hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventil, das 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.
Bekannt sind ebenso Systeme, bei denen das Ventil bei Überschreitung eines Grenzwertes schlagartig öffnet. Dieses Verhalten birgt laut Bucher allerdings die Gefahr, dass ein stark belasteter Zylinder nachgibt und das Arbeitsgerät kippt. Als ein wesentliches Sicherheitsproblem bei den meisten dieser Lösungen gilt laut Bucher der Leitungsbruch, der keinesfalls zu einer Instabilität des Arbeitsgeräts führen darf. Das unter Druck stehende Öl im Zylinder darf deshalb nicht oder maximal sehr langsam abfließen.
Mehr Komfort und Sicherheit
Die Neuentwicklung DRH (Drossel-Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar) ergänzt das PZL-Programm von Bucher Hydraulics und 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.
Nach dem Prinzip des Baukastensystems gibt es damit einen einheitlichen Zylinder und einschraubbare Patronenventile mit DIN- oder UNF-Gewinde. 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 laut Anbieter garantiert.
Mehr Stabilität
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 verspricht dies ein steiferes und beherrschbareres Maschinenverhalten. Das integrierte Drosselrückschlagventil dämpft beim Entsperren des Pendelachszylinders eventuell auftretende Druckspitzen in der Steuerleitung, wodurch eventuelle Schäden vermieden werden. Das kompakte Ventil beansprucht in dem Gussgehäuse der PZL wenig Bauraum. Im Fall eines Leitungsbruchs schließt das Ventil automatisch und nimmt die Sperrstellung ein.
Für eine elektrifizierte Zukunft
Die E-Mobilität hält auch bei mobilen Arbeitsmaschinen Einzug. Mit dem PZL RM wurde eine Lösung als geschlossenes System entwickelt, bei dem das Öl lediglich zwischen den beiden Zylindern pendelt. Die Steuerung übernimmt hier ein elektrisch angesteuertes Ventil. Das System erfordert nur eine elektrische Leitung durch die Drehdurchführung. Dank der Kinematik kann es zu geringen Hubdifferenzen kommen. Den Ausgleich übernimmt ein kleiner Ölspeicher, der zudem für konstanten Druck sorgt. Das soll die gleiche Stabilität des Arbeitsgeräts wie beim PZL DRH sichern. Da nur ein elektrischer Anschluss nötig ist, ist das System autark. t
Fakten
Vorteile Pendelachssystem RH/DRH Pendelachszylinder RH
- Hoher Sicherheitsstandard durch integriertes Sperrventil
- Nur eine Leitung zum Zylinder
- Platzsparend
- Kleinerer Zylinder bis 600 bar reduziert Kosten
- Verträgt raue Einsatzbedingungen
- Erweitertes Produktportfolio
Zusätzliche Funktionen DRH
- Noch kompaktere Bauweise reduziert Einbauraum
- Alle Funktionen mit einer Leitung
- Verbesserte Stabilität durch Nachladen in gesperrter Stellung und höchste Dichtheitdurchflussbegrenzung des abströmenden Öls verbessert Fahrverhalten
- Hohes Aufsteuerverhältnis 25:1
Vorteile des autarken Pendelachssystems RM
- Geschlossenes Hydrauliksystem
- Keine hydraulische Steuerleitung zum Unterwagen erforderlich
- Kein Steuerölverlust
- Gezielte Druckvorspannung in den Zylindern
- Stangen liegen immer auf Achsauflage
- System pumpt sich im gesperrten Zustand selbst auf
- Sehr steifes Verhalten für sichere Bedienung
- Einfache Ansteuerung über elektrisches Signal
- Sicheres Schließen in jedem Betriebszustand möglich
- In Dauertests erprobte Ventiltechnik
