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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem
Hydrauliksystem mit einer Quelle für hydraulisches Druckmittel,
einem Reservoir für das Druckmittel und mindestens zwei
Zylinder/Kolben-Anordnungen, die in einer
Master-Slave-Schaltung in Serie geschaltet sind. Um eine synchrone Bewegung
der Kolben zu erzielen, wird eine Synchronlaufsteuerung mit
Lagesensoren verwendet, die ein Signal erzeugen, das der
Ausfahrstellung jedes Kolbens entspricht. Diese Signale
werden durch eine Steuereinrichtung verarbeitet, um eine
mögliche, nicht synchrone Stellung der Kolben durch das
Zuführen oder Entleeren eines Druckmittels zu korrigieren.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige
Vorrichtung, wie sie aus der deutschen Offenlegungsschrift 3 515
762 bekannt ist, zu verbessern.
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Mit der Vorrichtung entsprechend der Erfindung nach
Anspruch 1 wird erreicht, daß eine Korrektur sowohl während
des Ausfahr- als auch während des Einfahrhubes der Kolben
ausgeführt werden kann. In beiden Bewegungsrichtungen der
Kolben ist der Druck des Mediums in der Leitung zur ersten
Zylinder/Kolben-Anordnung in der Serienverbindung höher als
in der Verbindungsleitung zwischen den Zylindern, so daß
das Druckmittel in die Verbindungsleitung zugeführt werden
kann, indem das erste Korrekturventil verwendet wird. Mit
dem zweiten Korrekturventil kann das Druckmittel aus der
Verbindungsleitung abgezogen werden.
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Ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der
Vorrichtung ist im Anspruch 2 gekennzeichnet. Hierbei ist der
Druck in der Zuführleitung zu der ersten Zylinder/Kolben-
Anordnung mit Sicherheit auch im ungünstigsten
Belastungszustand immer höher als in der Verbindungsleitung, so daß
die Synchronlaufsteuereinrichtung immer zuverlässig
funktionieren kann.
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Ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel ist im Anspruch
3 gekennzeichnet.
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Mit dem Schritt im Anspruch 4 wird erreicht, daß die
Korrektur sehr gleichmäßig und auch nicht wahrnehmbar
stattfinden kann. Das Zuführen oder Entleeren von Druckmittel
jeweils zu und aus der Verbindungsleitung findet mit
geringer Geschwindigkeit statt.
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Nach einer weiteren Entwicklung der Erfindung wird der
Schritt im Anspruch 5 angewandt. Wenn trotz der Wirkung der
Synchronlaufsteuereinrichtung ein zu großer Unterschied in
der Stellung der Kolben der unterschiedlichen
Zylinder/Kolben-Anordnungen auftritt, wirkt die Steuereinrichtung als
eine Sicherheitseinrichtung, die das Auftreten einer
gefährlichen Situation verhindert. Dieser Schritt ist
besonders vorteilhaft, wenn die Vorrichtung nachder Erfindung
eine Fahrzeughebevorrichtung ist. Die Lagesensoren können
hierbei über Fahrzeugstützträger mit den Kolbenstangen
verbunden sein, so daß die Vorrichtung blockiert ist, wenn die
Abwärtsbewegung eines der Träger durch ein Hindernis
verhindert wird.
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Wenn der Schritt im Anspruch 6 angewandt wird, kann die
Steuereinrichtung auf einfache Art und Weise ausgebildet
werden. Zur Aufwärtsbewegung muß nur die Pumpe
eingeschaltet werden und zur Abwärtsbewegung nur das Steuerventil
aktiviert werden. Dies verhindert, daß unterschiedliche
Steuereinrichtungen gleichzeitig betrieben werden müssen.
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Mit dem Schritt im Anspruch 7 wird ein einfacher und
ökonomischer Aufbau des Hydrauliksystems der Vorrichtung
erzielt. Weil nur ein Ventiltyp verwendet wird, ist die
Vorratshaltung von Ersatzteilen vereinfacht.
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Es wurde herausgefunden, daß die Schritte im Anspruch 8 zu
einem wirtschaftlich vorteilhaften Ausführungsbeispiel
führen können. Die entsprechend diesem Ausführungsbeispiel
ausgelegten Lagesensoren können zu verhältnismäßig
niedrigen Kosten hergestellt werden, so daß die ganze Vorrichtung
sehr ökonomisch ausgeführt werden kann.
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Ein sehr vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung
ist im Anspruch 9 gekennzeichnet. Bei Betrieb stehen die
Kolbenstangen der Zylinder/Kolben-Anordnungen ständig unter
Zuglast, so daß der Antrieb nur in der Hebevorrichtung
stattfinden muß. Die Abwärtsbewegung kann unter dem Gewicht
der beweglichen Teile der Vorrichtung stattfinden. Weil
hier nur eine Druckleitung erforderlich ist, wird das
Hydrauliksystem ungewöhnlich einfach im Vergleich zu einer
herkömmlichen Konstruktion für derartige
Fahrzeughebevorrichtungen, in denen die Fahrzeughebeglieder wechselweise
durch Ketten oder dergleichen verbunden sind, wobei eine
beträchtliche Vereinfachung verwirklicht wird.
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Mit dem bevorzugten Schritt im Anspruch 10 wird erreicht,
daß die Kolbenstangen nur unter Zugspannung und niemals
unter Druckbelastung stehen, wodurch sie nicht auf Knickung
dimensioniert werden müssen, was eine Ausführung mit
schlanker Konstruktion ermöglicht.
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Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung mit Bezug
auf die angefügten Fig. weiter erläutert.
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Es zeigen
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Fig. 1 einen Hydraulikplan einer Vorrichtung nach einem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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Fig. 2 einen der Fig. 1 entsprechenden Hydraulikplan eines
zweiten Ausführungsbeispiels;
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Fig. 3 die perspektivische Ansicht einer
Fahrzeughebevorrichtung, die als Vorrichtung nach der Erfindung
ausgelegt ist.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung 1 weist ein
Hydrauliksystem mit einer Pumpe 2 auf, die durch einen
Elektromotor 3 angetrieben werden kann. Die Pumpe 2 zieht
Hydrauliköl aus einem Reservoir 4 nach oben und kann es in
eine Druckleitung 7 drücken. Letztere ist mit der
Serienschaltung zweier Zylinder/Kolben-Anordnungen 5, 6
verbunden. Die Leitung 7 ist mit der ersten Kammer 8 des
Zylinders 5 in der Serienschaltung verbunden. Die zweite Kammer
9 des Zylinders 5 ist über eine Verbindungsleitung 10 mit
der ersten Kammer 11 des zweiten Zylinders 6 verbunden. In
diesem Ausführungsbeispiel ist der Hydraulikkreis nicht
enthalten, da die Kolbenstangen 16, 17 der jeweiligen
Zylinder 5 und 6 unter Zugspannung stehen. Durch diese
Zugspannung kann der abwärtsgerichtete Hub der Kolbenstange 17
in einer Weise bewirkt werden, die weiter beschrieben wird.
Die zweite Kammer 12 kann auf einfache Weise in offener
Verbindung mit der Umgebung oder in Verbindung mit dem
Hydraulikölbehälter stehen.
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Es wird deutlich, daß das Hydrauliköl aus der zweiten
Kammer 9 dieseszylinders herausgedrückt wird, das über die
Verbindungsleitung 10 zur ersten Kammer 11 des Zylinders 6
strömt, wenn die Pumpe 2 das unter Druck befindliche
Hydrauliköl in die Leitung 7 zur ersten Kammer 8 des
Zylinders 5 drückt. Die effektive Kolbenfläche in der Kammer 9
ist gleich der in der Kammer 11, so daß die Kolbenstangen
16, 17 hierbei synchron arbeiten. Um zu gewährleisten, daß
die effektive Kolbenfläche in der Kammer 9 gleich der in
der Kammer 11 ist, muß der wirksame Durchmesser des
Zylinders 6 gleich der Wurzel aus der Summe des Quadrats des
wirksamen Durchmessers des Zylinders 5 und des Quadrats des
Durchmessers der Kolbenstange 17 sein.
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Durch das Einschalten des Motors 3 werden die Kolbenstangen
16 und 17 somit in Fig. 1 nach oben bewegt. Nachdem der
Motor 3 ausgeschaltet wurde, bleiben die Kolbenstangen 16 und
17 in der erreichten Stellung, wobei der Druck in der
Leitung 7 durch die Wirkung des Rückschlagventils 29 gehalten
wird. Diese Situation besteht fort, bis das Ventil 23
aktiviert wird, das eine Verbindung der Leitung 7 zu der
Entleerungsleitung 22 zum Reservoir 4 öffnet. Infolge der nach
unten gerichteten Belastung der Kolbenstangen 16 und 17
strömt das Hydrauliköl aus der ersten Kammer 11 des
Zylinders 6 in die zweite Kammer 9 des Zylinders 5 und aus der
ersten Kammer 8 des Zylinders 5 heraus und durch die
Leitung 7 zum Rerservoir 4.
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Zusätzlich zu dem auf diese Weise erzielten Gleichlauf der
Kolbenstangen 16 und 17 umfaßt die Vorrichtung eine
Synchronlaufsteuereinrichtung, die gewährleistet, daß eine
gegenseitige Stellung der Kolbenstangen 16 und 17 in engen
Grenzen die gleiche bleibt. Diese Steuereinrichtung weist
Lagesensoren auf, die in diesem Ausführungsbeispiel durch
Potentiometer 14 und 15 gebildet sind. Diese Potentiometer
sind mit den jeweiligen Kolbenstangen 16 und 17 verbunden,
so daß die Drehstellung dieser Potentiometer 14, 15 eine
feststehende Beziehung zu der Ausfahrstellung der
Kolbenstangen 16 und 17 hat.
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Die Potentiometer 14 und 15 sind mit der Steuereinrichtung
13 verbunden. Diese detektiert, ob die Lagesensoren 14, 15
eine unterschiedliche Stellung haben, was bedeutet, daß die
Kolbenstangen 16 und 17 eine unterschiedliche Stellung
zueinander aufweisen. Falls die Kolbenstange 17 in einer
niedrigeren Lage als die Kolbenstange 16 liegt, weil zum
Beispiel Hydrauliköl aus dem geschlossenen System der
Kammer 9, der Verbindungsleitung 10 und der Kammer 11
ausgetreten ist, so wird die Steuereinheit 13 das Öffnen eines
ersten Korrekturventils 18 auslösen. Hierbei wird eine
Verbindung zwischen der Leitung 7 und der Verbindungsleitung
10 oder zwischen der ersten Kammer 8 und der zweiten Kammer
9 des Zylinders 5 hergestellt. Da infolge der nach unten
gerichteten Belastung auf die Kolbenstange 16 der Druck in
der Kammer 8 jederzeit höher ist als der in der Kammer 9,
der weiterhin dadurch verstärkt wird, daß die wirksame
Kolbenfläche der Kammer 8 kleiner ist als die der Kammer 9,
fließt das Hydrauliköl über das geöffnete Ventil 18 aus der
Leitung 7 über das Ventil 18 und die Leitung 19 zur
Verbindungsleitung 10. Die Menge des Hydrauliköls im System der
Kammer 9, der Verbindungsleitung 10 und der Kammer 11
steigt hierbei so an, daß die nicht synchrone Stellung
kompensiert wird. Die Strömungsgeschwindigkeit durch die
Leitung 19 ist durch die Drosselstelle 28 begrenzt, so daß die
Lagekorrektur gleichmäßig und sogar unmerklich stattfindet.
Die Lagesensoren 14 und 15 detektieren, sobald eine
synchrone Stellung wieder ereicht ist, wonach die
Steuereinheit 13 das Ventil 18 schließt. Im entgegengesetzten Falle,
in dem die Kolbenstange 16 eine niedrigere Lage als die
Kolbenstange 17 aufweist und deshalb zuviel Hydrauliköl im
System der Kammer 9, der Verbindungsleitung 10 und der im
normalen Zustand geschlossenen Kammer 11 vorhanden ist,
wird die Steuereinheit 13 das Öffnen des zweiten
Korrekturventils 20 auslösen, wodurch eine Verbindung von der
Verbindungsleitung 10 über die Leitung 19, das Ventil 20 und
die Leitung 21 zum Behälter 4 gebildet wird. Infolge des
Entleerens von Hydrauliköl bewegt sich die Kolbenstange 17
nach unten auf das Niveau der Kolbenstange 16, was durch
die Lagesensoren 14 und 15 detektiert wird. Die
Drosselstelle 27 erzeugt auch hierbei eine begrenzte
Strömungsgeschwindigkeit des Druckmittels aus der Verbindungsleitung
10, so daß die Korrektur in dieser Richtung ebenso ruhig
und sogar unmerklich fortschreitet. Wie in der Figur
dargestellt, werden getrennte Drosselstellen 27 und 28 für beide
Korrekturströmungen verwendet, um eine optimale Einstellung
zu erzielen. Bei normalen Arbeitsdrücken wird die
Drosselstelle 27 enger als die Drosselstelle 28 sein müssen, da
die Druckdifferenz über der Drosselstelle 27 größer ist als
die über der Drosselstelle 28. In einem vereinfachten
Ausführungsbeispiel ist es möglich, mit nur einer
Drosselstelle in der Leitung 19 auszukommen, die ein Optimum für
beide Korrektursituationen bildet. Sobald eine synchrone
Stellung erreicht worden ist, wird die Steuereinheit 13 das
Ventil 20 wieder schließen.
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Wie aus Fig. 1 ersichtlich, kann das Hydrauliksystem mit
einer an sich bekannten Pumpeneinheit 25 konstruiert sein,
die zusätzlich zu den oben beschriebenen Elementen auch ein
Überdruckventil 24 aufweist. Diese Pumpeneinheit 25 ist
über zwei Hydraulikverbindungen mit einem Ventilblock 26
verbunden, in dem die Ventile 18 und 20 angeordnet sind.
Die Steuereinheit 13 umfaßt eine Vergleichseinrichtung, die
dem Fachmann geläufig ist, und die bei einem bestimmten
minimalen Spannungsunterschied zwischen dem Ausgangssignal
der Potentiometer 14 und 15 in die eine Richtung ein
Steuersignal für das Ventil 18 erzeugt und bei einer minimalen
Spannungsdifferenz in die andere Richtung ein Steuersignal
für das Ventil 20 erzeugt. Das Steuersignal für das Ventil
23 der Abwärtsbewegung wird auf in üblicher Weise erzeugt,
wenn ein Druckschalter (nicht gezeigt) eingedrückt wird.
Das Steuerventil 23 kann, wie dargestellt, mit einer
zusätzlichen Handsteuerung 39 versehen sein, so daß im Falle
eines Stromausfalls die Vorrichtung per Hand auf eine
Ruhestellung eingestellt werden kann. Wie in Fig. 1
dargestellt,
sind in der Leitung 7 und in der Verbindungsleitung
10 auch jeweils Sicherheitsventile 27, 28 angebracht, die
die Verbindung schließen, sobald eine zu hohe
Strömungsgeschwindigkeit, zum Beispiel infolge eines Leitungsbruchs,
auftritt.
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Es wird deutlich, daß das Signal der Lagesensoren 14 und 15
auch für andere Zwecke verwendet werden kann. Das ganze
System kann zum Beispiel ausgeschaltet werden, wenn ein
Lageunterschied oberhalb eines festgelegten Wertes detektiert
wird.
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Wenn ein erster Wert überschritten ist, wird vorzugsweise
zuerst die Möglichkeit der Abwärtsbewegung ausgeschaltet.
Wenn ein zweiter, größerer Wert überschritten ist, dann
wird das ganze System ausgeschaltet. Eine nicht synchrone
Stellung, die verursacht wird, weil während der
Abwärtsbewegung das Fahrzeug oder ein Stützarm der Brücke mit einem
Hindernis, wie beispielsweise einer Stütze, in Kontakt
kommt, kann dann durch das Schalten der Brücke auf Heben
schnell zurückgestellt werden.
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Die Fig. 2 stellt einen Hydraulikkreis dar, der dem von
Fig. 1 ähnlich ist, in welchem entsprechende Teile mit den
gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind. Im Hydraulikkreis
der Fig. 2 sind ebenfalls zwei Zylinder/Kolben-Anordnungen
30, 31 vorhanden. Ihre jeweiligen Kolbenstangen 32, 33
stehen jedoch nicht unter Zuglast, sondern unter
Druckbelastung. In diesem Falle muß die Leitung 7 natürlich mit der
Kammer 34 des Zylinders 30 verbunden sein, der auf der
anderen Seite der Kolbenstange 32 liegt. Die zweite Kammer 35
des Zylinders 30 ist über die Verbindungsleitung 37 mit der
ersten Kammer 36 des Zylinders 31 verbunden.
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Wenn der Durchmesser der Kolbenstange 32 nun weniger als
die Hälfte des Kolbendurchmessers, das heißt als der
wirksame
Durchmesser des Zylinders 34 beträgt, wird der Druck
bei gleicher Belastung der Kolbenstangen 32 und 33 höher
sein als der im geschlossenen System der Kammer 35, der
Verbindungsleitung 37 und der Kammer 36. Das Zuführen des
Hydrauliköls kann in diesem geschlossenen System auf
einfache Weise mit Hilfe des ersten Korrekturventils 18
erfolgen, indem der gleiche Hydraulikkreis wie der in der Fig. 1
dargestellte, verwendet wird. In Situationen mit
veränderlichen Belastungen zwischen den Kolbenstangen 32 und 33
kann das Zuführen wahlweise stattfinden, indem eine Quelle
eines unter einem höheren Druck befindlichen Mittels
verwendet wird. Das kann zum Beispiel durch das Einbeziehen
eines Reduzierventils im Abschnitt des Hydraulikkreises 7
zwischen dem Ventil 18 und dem Zylinder 30 verwirklicht
werden. Es herrscht dann an der Position des Ventils 18 ein
größerer Druck als in der Kammer 34.
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Die Fig. 3 stellt eine Anwendung der Erfindung als
Fahrzeughebevorrichtung dar. Diese Fahrzeughebevorrichtung 40
umfaßt zwei Säulen 41 und 42, in denen jeweils Schlitten
45, 46 vertikal verschiebbar geführt werden. Diese
Schlitten 45, 46 tragen an ihrem unteren Ende jeweils
Fahrzeughebeglieder 43 und 44. Die Schlitten 45, 46 mit den
Hebegliedem 43, 44 werden in den Säulen 41, 42 mit Hilfe von
Hydraulikzylinder/ Kolben-Anordnungen 47, 48 nach oben und
unten bewegt. Diese Zylinder 47 und 48 entsprechen den
Zylindern 5 und 6 der Fig. 1. Der Zylinder 48 weist deshalb
einen größeren Durchmesser als der Zylinder 47 auf, um das
beschriebene Verhältnis zu erzielen. Die Zylinder 47 und 48
sind an der Oberseite der Säulen 41, 42 aufgehängt. Die
jeweiligen Kolbenstangen 49, 50 erstrecken sich nach unten
und stehen durch die Schlitten 45, 46 hindurch mit den
Stützen 51, 52 nahe der Unterseite der Schlitten 45, 46 in
Eingriff. Die Stützen 51, 52 sind so ausgelegt, daß die
Kolbenstangen 49, 50 daraus hervorstehen können. Die
Kolbenstangen tragen an ihrem unteren Ende einen Anschlag, mit
dem sie auf der Unterseite auf den Stützen 51, 52 in
Eingriff stehen. Wenn die Hebeglieder 43, 44 somit bei
normalem Betrieb vertikal nach unten beansprucht sind, weil zum
Beispiel ein Fahrzeug darauf gestellt ist, bewegen sie sich
zusammen mit den Kolbenstangen. Wenn ein Fahrzeughebeglied
43, 44 bei seiner Abwärtsbewegung zu blockieren wäre, weil
zum Beispiel eine Stütze oder dergleichen darunter
zurückgelassen worden ist, können sich die Kolbenstangen durch
die Öffnungen in den Stützen 51, 52 verschieben, so daß
diese Kolbenstangen nicht unter Druckbelastung und deshalb
nicht unter Knickbelastung stehen.
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Am oberen Ende jeder Säule 41, 42 ist ein Potentiometer
angebracht, von denen das Potentiometer 53 in der Säule 41
dargestellt ist. Dieses Potentiometer 53 trägt auf seiner
Welle eine Kabeltrommel, auf die ein Draht gewickelt ist.
Die Kabeltrommel wird ständig in Wickelrichtung durch eine
Aufwickelfeder belastet. Der Draht 54 ist mit einer Stütze
55 des Schlittens 45 verbunden. Das Potentiometer 53 und
das in der Säule 42 entsprechen den Potentiometern 14 und
15 der Fig. 1. Sobald in den Hebegliedern 43, 44 eine
Höhendifferenz auftritt, wird dies deshalb durch die
Potentiometer erfaßt, und es wird auf die oben beschriebene
Weise Hydrauliköl zugeführt oder entleert, um den
Unterschied zu korrigieren.
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Wenn eines der Fahrzeughebeglieder 43, 44 an seiner
Abwärtsbewegung auf die oben beschriebene Weise gehindert
wird, wird dies unmittelbar durch die Potentiometer erfaßt,
und es wird ein Versuch unternommen, durch Zuführen oder
Entleeren von Hydrauliköl eine Korrektur durchzuführen. Da
sich die Kolbenstangen durch die Öffnung in den Stützen 51,
52 relativ zu den Schlitten verschieben können, wird diese
Korrektur nicht das gewünschte Ergebnis bereitstellen, und
zu einem gegebenen Zeitpunkt werden die Potentiometer eine
über dem festgelegten Grenzwert eingestellte Differenz
erfassen.
Die Steuervorrichtung ist dann so ausgelegt, daß
die gesamte Vorrichtung ausgeschaltet wird, wenn diese
maximal zulassige Differenz überschritten ist. Somit wird
eine sichere Funktion der Fahrzeughebevorrichtung 40
erzielt
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Wie in Fig. 3 dargestellt, wird mit dieser Erfindung eine
gute Konstruktion erzielt. Die übliche Ketten oder
Kabelübertragung zwischen den Schlitten 45 und 46 ist nicht
vorhanden. Es gibt eine minimale Anzahl von beweglichen
Teilen, so daß die Wartung einer in Fig. 3 dargestellten
Hebevorrichtung 40 minimal ist.
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Die Erfindung ist natürlich auch bei anderen
Fahrzeughebevorrichtungen, zum Beispiel Hebevorrichtungen mit vier
Säulen, und allgemeinen bei anderen Vorrichtungen anwendbar,
in denen eine synchrone Funktion der Kolbenstangen von
Hydraulikzylinder/Kolbenanordnungen erwünscht ist.