PLZ-Generation, Bild: Bucher Hydraulics

Neue PLZ-Generation: Mit zwei statt vier Befestigungsschrauben sind die DRH-Zylinder schneller montiert. - Bild: Bucher Hydraulics

Vor 60 Jahren startete die Firmengeschichte des Unternehmens ‚Ölhydraulik Altenerding‘ mit dem Pendelachszylinder. Die Baureihe RH machte das einstige Familienunternehmen, das seit 2012 zu Bucher Hydraulics gehört, nach eigenen Angaben zum Weltmarktführer bei mobilen Arbeitsmaschinen. Nun hat das Unternehmen mit der Zylinder-Reihe DRH einen Nachfolger auf den Markt gebracht. Parallel hat es mit dem RM-Zylinder eine Lösung für elektrische Arbeitsmaschinen geschaffen.

Mobile Arbeitsmaschinen benötigen einerseits gute Geländegängigkeit. Andererseits sind bei der Arbeitsverrichtung Steifigkeit und Stabilität gefragt. Hinzu kommen Sicherheits- und Umweltbestimmungen. Diese Mehrfachanforderung erfüllen 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.

Pendelachszylinder RM, Bild: Bucher Hydraulics
Der Pendelachszylinder RM für elek­trische Arbeitsmaschinen ist als geschlossenes Hydrauliksystem unabhängig von ­einer Bord­hydraulik. - Bild: Bucher Hydraulics

Die Zylinder sind für Sekundärdrücke bis 600 bar ausgelegt. Als Sicherheitsbauteile sind sie für die Stabilität der mobilen Arbeitsmaschine verantwortlich. Pendelachsen sind in der Regel am Unterwagen von Arbeitsmaschinen befestigt, während sich die hydraulische Versorgung im drehbaren Oberwagen befindet. Die Ölversorgung der Zylinder und die Steuerung der Ventile werden deshalb durch ein Drehgelenk geführt.

Hier setzte die Entwicklung der PZL aus Erding an, die seinerzeit in der Baureihe RH (Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar) mündete. Statt der üblichen zwei getrennten Leitungen sind Druck- und Steuerfunktion in einer Leitung vereint. Je nach Druckhöhe öffnen oder sperren die Ventile den Durchfluss. Ein definierter Druck schließt das Ventil. Anders ausgedrückt: Der Ölstrom füllt die Zylinder, sein Druck schaltet die Ventile. Das ist deutlich energieeffizienter als die Zweileitungslösung. Zur Ansteuerung der Baureihe RH ist lediglich ein kostengünstiges 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 auch Systeme bekannt, bei denen das Ventil bei Überschreitung eines Grenzwertes schlagartig öffnet. Dieses Verhalten berge allerdings die Gefahr, dass ein stark belasteter Zylinder plötzlich nachgibt und das Arbeitsgerät kippt, erklärt das Unternehmen. Ein wesentliches Sicherheitsproblem bei den meisten dieser Lösungen ist der Leitungsbruch. Er darf unter keinen Umständen zu einer Instabilität des Arbeitsgeräts führen. Das unter Druck stehende Öl im Zylinder darf deshalb nicht oder maximal sehr langsam abfließen.

Mehr Komfort und Sicherheit dank Drossel

RM-System, Bild: Bucher Hydraulics
RM-System für E-Fahrzeuge: Für den Pendelbetrieb öffnen die Ventile, das Öl fließt frei zwischen den Zylindern; geringe Hubdifferenzen und Druckschwankungen gleicht ein kleiner Ölspeicher aus. Im gesperrten Zustand pumpt sich das System selbst auf. - Bild: Bucher Hydraulics

Die nun verfügbare, patentierte Neuentwicklung DRH (Drossel-Rückschlagventil hydraulisch entsperrbar) ergänzt das PZL-Programm von Bucher Hydraulics. Sie basiert auf einem Rückschlagventil mit zusätzlicher Stromregelfunktion. Das Ventil sitzt in einer Patrone. Diese wird axial im Zylinder montiert und beinhaltet den Anschluss für die Hydraulikleitung. Nach dem Prinzip des Baukastensystems gibt es jetzt 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. Dadurch verbessert sich der Fahrkomfort und das Fahrzeug schaltet sicher vom Pendel- in den Arbeitsbetrieb.

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.

Das integrierte Drosselrückschlagventil dämpft beim Entsperren des Pendelachszylinders eventuell auftretende Druckspitzen in der Steuerleitung. Im Fall eines Leitungsbruchs schließt das Ventil automatisch und nimmt die Sperrstellung ein.

Pendelachssysteme und E-Mobilität

Die E-Mobilität hält auch bei mobilen Arbeitsmaschinen Einzug. Noch sind es kleinere Geräte, die elektrisch fahren, aber der Trend ist eindeutig. Für diese Maschinen hat das Unternehmen den PZL RM entwickelt. Grundsätzlich handelt es sich um ein geschlossenes System, bei dem das Öl lediglich zwischen den beiden Zylindern pendelt. Die Steuerung übernimmt in diesem Fall ein elektrisch angesteuertes Ventil. Das System erfordert also lediglich eine elektrische Leitung durch die Drehdurchführung. Aufgrund der Kinematik kann es zu geringen Hubdifferenzen kommen. Den Ausgleich übernimmt ein kleiner Ölspeicher, der zudem für konstanten Druck sorgt. Dies garantiert die gleiche Stabilität des Arbeitsgeräts wie beim PLZ DRH. Die neuen Pendelachszylinder sind ab sofort verfügbar.

Auf einen Blick

Der DRH-Zylinder ist kompakter als sein Vorgänger und bietet verbesserte Stabilität und Durchflussbegrenzung. Das hydraulisch autarke RM-Pendelachssystem für E-Fahrzeuge wird elektrisch angesteuert.

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