DE10044984A1 - Hydraulic cylinder - Google Patents

Hydraulic cylinder

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Abstract

A hydraulic cylinder is disclosed, the housing of which is formed from a cylindrical housing piece and a bottom and top end-piece. Said cylinder contains a piston arrangement mounted in the cylinder in a sealed manner, which extends out of the cylinder through the top end-piece. The cylinder is provided with a displacement monitor comprising an element fixed to the cylinder and an element fixed to the piston and which produces an electrical signal which is a measure of the position of the piston arrangement relative to the housing. On application of said cylinder in a rugged environment there is a risk of damage to components of the displacement monitor, in particular to electronic circuits. According to the invention, damage as above may be avoided, whereby an analytical circuitry, connected to an element of the displacement monitor, is housed in a cup-shaped recess in the bottom end-piece of the housing. Said cylinders are particularly suitable for use in rugged conditions, such as, for example, in vehicle construction.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder, dessen Gehäuse aus einem rohrförmigen Gehäuseteil und einem boden­ seitigen sowie einem kopfseitigen Endstück gebildet ist, mit einer in dem rohrförmigen Gehäuseteil verschiebbar gelagerten Kolbenanordnung, die durch das kopfseitige Endstück aus dem Gehäuse herausgeführt ist, sowie mit einer Wegmeßanordnung, die ein gehäusefestes und ein kolbenfestes Element aufweist und die ein elektrisches Signal abgibt, das ein Maß für die Lage der Kolbenanordnung bezüglich des Gehäuses ist.The invention relates to a hydraulic cylinder, the Housing consisting of a tubular housing part and a base sided and a head end piece is formed with one slidably mounted in the tubular housing part Piston assembly through the head end piece from the Housing is brought out, as well as with a displacement measuring arrangement, which has a housing-fixed and a piston-fixed element and which emits an electrical signal which is a measure of the Location of the piston assembly with respect to the housing is.

Derartige, hydraulische Zylinder sind bekannt. Das elektrische Ausgangssignal der Wegmeßanordnung eines derartigen Zylinders kann z. B. zur Anzeige der Lage der Kolbenanordnung bezüglich des Gehäuses verwendet oder als Istwert einem Lageregelkreis zugeführt werden. Mit diesen Zylindern können sehr große Kräfte ausgeübt werden. Im Vergleich zu dem mechanischen Auf­ bau des Zylinders weisen Wegmeßanordnungen mit den in ihnen verwendeten, elektronischen Bauteilen und den sie verbindenden, elektrischen Leitungen einen empfindlichen Aufbau auf. Wird ein derartiger Zylinder in rauher Umgebung, z. B. in der Fahrzeugtechnik, eingesetzt, besteht die Gefahr einer Beschä­ digung der Wegmeßanordnung, insbesondere ihrer Auswerteelek­ tronik.Such hydraulic cylinders are known. The electrical Output signal of the displacement measuring arrangement of such a cylinder can e.g. B. to display the position of the piston assembly with respect of the housing or a position control loop as actual value be fed. These cylinders can be very large Powers are exercised. Compared to the mechanical opening Construction of the cylinder have displacement measuring arrangements with those in them used electronic components and their connecting electrical cables have a sensitive structure. Becomes such a cylinder in a harsh environment, e.g. B. in the Vehicle technology, used, there is a risk of damage the path measuring arrangement, in particular its evaluation elec tronics.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Zylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, bei den die Bauteile der Auswerteelektronik der Wegmeßanordnung gegen mechanische Beschädigungen geschützt sind.The invention has for its object a hydraulic To create cylinders of the type mentioned, in which the  Components of the evaluation electronics of the measuring arrangement against mechanical damage is protected.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Merkmal gelöst. Da das für die Aufnahme der Auswerteelektro­ nik dienende, bodenseitige Endstück des Zylinders konstruktiv entsprechend den auf den Zylinder wirkenden Kräften ausgelegt ist, ist die Auswerteelektronik in der topfförmigen Ausneh­ mung des bodenseitigen Endstücks sicher gegen mechanische Beschädigungen geschützt.This object is characterized by that in claim 1 Feature solved. Since this is for the inclusion of the evaluation electronics nik serving, bottom end of the cylinder constructive designed according to the forces acting on the cylinder is, the evaluation electronics in the cup-shaped recess of the bottom end piece is safe against mechanical Damage protected.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet. Ist der die Auswerteelektronik aufnehmende Teil des bodenseitigen Endstücks innerhalb des Gehäuses angeordnet, kann die äußere Abschlußfläche des bodenseitigen Endstücks als ebene Auflagefläche für die Kraftübertragung ausgebildet werden. Der für die Aufnahme der Auswerteelektronik zur Verfügung stehende Raum läßt sich vergrößern, wenn die Kolbenanordnung derart an die Form des Gehäuses für die Aufnahme der Auswerteelektronik angepaßt ist, daß die Kolbenanordnung einen Teilbereich des in das Gehäuse des Zylinders ragenden bodenseitigen Endstücks in der Endstellung umschließt. Durch die Anordnung des Rohrs der Wegmeßanordnung direkt an dem bodenseitigen Endstück ist eine einfache Verbindung der innerhalb des Rohrs angeordneten Bau­ teile mit der Auswerteelektronik möglich. Sind die von der Auswerteelektronik nach außen führenden, elektrischen Leitun­ gen in den in dem Gehäuse des Zylinders verlaufenden Kanälen angeordnet, sind sie gegen mechanische Beschädigungen und auch gegen das Eindringen von Feuchtigkeit geschützt. Advantageous developments of the invention are in the sub claims marked. Is that the evaluation electronics receiving part of the bottom end piece within the Housing arranged, the outer end surface of the bottom end piece as a flat support surface for the Power transmission to be trained. The one for receiving the Evaluation electronics available space can be enlarge when the piston assembly so to the shape of Housing adapted to accommodate the evaluation electronics is that the piston assembly a portion of the in Housing of the cylinder protruding bottom end piece in the Encloses end position. By arranging the tube of the Position measuring arrangement directly on the bottom end piece is one easy connection of the structure arranged inside the pipe parts possible with the evaluation electronics. Are they from the Evaluation electronics leading to the outside, electrical lines conditions in the channels running in the housing of the cylinder arranged, they are against mechanical damage and also protected against the ingress of moisture.  

Die Erfindung wird im folgenden mit ihren weiteren Einzel­ heiten anhand eines in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiels näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch einen gemäß der Erfindung ausgebildeten hydraulischen Zylinder 10.The invention is explained in more detail below with its further individual units using an exemplary embodiment shown in the drawing. The single figure shows a section through a hydraulic cylinder 10 designed according to the invention.

Der Zylinder 10 ist als Plungerzylinder ausgebildet. Sein Gehäuse besteht aus einem bodenseitigen Endstück 11, einem kopfseitigen Endstück 12 und einem rohrförmigen Gehäuseteil 13, das zwischen den Endstücken 11 und 12 gehalten ist. Die Endstücke 11 und 12 sind durch Schrauben, von denen in der Zeichnung zwei Schrauben 14 und 15 dargestellt sind, an dem rohrförmigen Gehäuseteil 13 befestigt. In dem Gehäuse ist eine als Plungerkolben ausgebildete Kolbenanordnung 16 mit einem Kolben 17 und einer Kolbenstange 18, deren Außendurch­ messer kleiner als der Außendurchmesser des Kolbens 17 ist, verschiebbar geführt. In der Zeichnung ist die Kolbenanord­ nung 16 in der vollständig eingefahrenen Stellung darge­ stellt. Bei Druckbeaufschlagung fährt die Kolbenanordnung 16 entsprechend der zugeführten Druckmittelmenge aus dem kopf­ seitigen Endstück 12 heraus. Der Kolben 17 und die Kolben­ stange 18 sind als ein Stück gefertigt. Der Kolben 17 ist in dem rohrförmigen Gehäuseteil 13 geführt. Zwischen dem Kolben 17 und dem rohrförmigen Gehäuseteil 13 ist ein Gleitring 20 angeordnet. Die Kolbenstange 18 ist in dem kopfseitigen End­ stück 12 geführt. Zwischen der Kolbenstange 18 und dem kopf­ seitigen Endstück 12 sind ein Gleitring 21 und zwei Dichtun­ gen 22 und 23 angeordnet. In dem Übergangsbereich zwischen der Kolbenstange 18 und dem Kolben 17 sind mehrere über den Umfang verteilte Durchgangsbohrungen 24 vorgesehen. Die Druckmittelzufuhr zu dem Zylinder 10 erfolgt über eine Anschlußbohrung 26. Das Druckmittel fließt von der Anschluß­ bohrung 26 über einen Kanal 27 in den Raum zwischen dem rohr­ förmigen Gehäuseteil 13 und der Kolbenstange 18. Von dort gelangt das Druckmittel über die Durchgangsbohrungen 24 in den Raum zwischen dem bodenseitigen Endstück 11 und dem Kolben 17. Auf die Kolbenanordnung 16 wirkt eine Kraft, die sich aus dem Produkt der Querschnittsfläche der Kolbenstange 18 und dem Druck des Druckmittels ergibt.The cylinder 10 is designed as a plunger cylinder. Its housing consists of a bottom end piece 11 , a head end piece 12 and a tubular housing part 13 which is held between the end pieces 11 and 12 . The end pieces 11 and 12 are fastened to the tubular housing part 13 by screws, of which two screws 14 and 15 are shown in the drawing. In the housing, a piston assembly 16 designed as a plunger is displaceably guided with a piston 17 and a piston rod 18 , the outside diameter of which is smaller than the outside diameter of the piston 17 . In the drawing, the Kolbenanord is voltage 16 in the fully retracted position provides Darge. When pressure is applied, the piston arrangement 16 moves out of the head-side end piece 12 in accordance with the quantity of pressure medium supplied. The piston 17 and the piston rod 18 are made as one piece. The piston 17 is guided in the tubular housing part 13 . A slide ring 20 is arranged between the piston 17 and the tubular housing part 13 . The piston rod 18 is guided in the head end piece 12 . Between the piston rod 18 and the head-side end piece 12 , a slide ring 21 and two seals 22 and 23 are arranged. In the transition region between the piston rod 18 and the piston 17 , a plurality of through bores 24 distributed over the circumference are provided. The pressure medium is supplied to the cylinder 10 via a connection bore 26 . The pressure medium flows from the connection bore 26 via a channel 27 into the space between the tubular housing part 13 and the piston rod 18th From there, the pressure medium reaches the space between the bottom end piece 11 and the piston 17 via the through bores 24 . A force acts on the piston arrangement 16 which results from the product of the cross-sectional area of the piston rod 18 and the pressure of the pressure medium.

Der Zylinder 10 ist mit einer an sich bekannten, magnetostrik­ tiven Wegmeßanordnung versehen. Die Wegmeßanordnung besitzt ein gehäusefestes Element in Form eines Stabs 30 und ein kol­ benfestes Element in Form eines Magneten 31. Der Stab 30 ist von einem Rohr 32 umgeben, dessen eines Ende an dem boden­ seitigen Endstück 11 gehalten ist und dessen anderes, freies Ende verschlossen ist. Das Rohr 32 taucht in eine Bohrung 33 der Kolbenanordnung 16 ein. Koaxial zu der Bohrung 33 sind Scheiben 34 und 35 in der Kolbenstange 18 angeordnet. Der Magnet 31 ist in der Scheibe 35 gehalten. Die Scheiben 34 und 35 sind durch eine Schraube 36 in der Kolbenstange 18 gehal­ ten. Das bodenseitige Endstück 11 ist mit einer topfförmigen Ausnehmung 39 versehen. In der Ausnehmung 39 des bodenseiti­ gen Endstücks 11 ist eine Leiterplatte 40 gehalten, die mit den Bauteilen einer Auswerteelektronik 41 bestückt ist. An der Leiterplatte 40 ist auch der Stab 30 gehalten. Die Aus­ werteelektronik 41 speist Signale in den Stab 30 ein und wertet die zurückkehrenden Signale aus. Die dem Stab 30 zuge­ führten Signale werden von dem Magneten 31 entsprechend der Stellung der Kolbenanordnung 16 bezüglich dem Gehäuse 11 bis 13 beeinflußt. Die Auswerteelektronik 41 gibt ein Ausgangs­ signal ab, das ein Maß für die Stellung der Kolbenanordnung 16 ist. In vorteilhafter Weise ist das Ausgangssignal ein Stromsignal mit einem Bereich von 0 bis 20 mA oder von 4 bis 20 mA für den Stellbereich des Zylinders. Die Ausnehmung 39 ist von der Außenseite des Zylinders 10 aus zugänglich. Sie ist durch eine Platte 42 verschlossen. Das bodenseitice End­ stück 11, das rohrförmige Gehäuseteil 12 und das kopfseitige Endstück sind mit Kanälen 45, 46 und 47 versehen, die anein­ ander anschließen. In dem Bereich, in dem der Kanal 45 in den Kanal 46 übergeht, ist ein erster Dichtring 43 angeordnet. Ein zweiter Dichtring 44 ist in dem Bereich angeordnet, in dem der Kanal 46 in den Kanal 47 übergeht. Die Dichtringe 43 und 44 verhindern, daß Feuchtigkeit in die Kanäle 45 bis 47 und von dort weiter in die Ausnehmung 39 gelangt. Bei be­ engten Raumverhältnissen können anstelle von Dichtringen Flächendichtungen verwendet werden. Von der Leiterplatte 40 führen elektrische Leitungen 49 durch die Kanäle 45 bis 47 in das kopfseitige Endstück 12 und treten dort durch eine Durch­ führung 50 senkrecht zu der Bewegungsrichtung der Kolbenan­ ordnung 16 seitlich nach außen. Somit erfolgt sowohl der An­ schluß der elektrischen Leitungen als auch der hydraulischen Leitung an den Zylinder 10 im Bereich des kopfseitigen End­ stücks 12.The cylinder 10 is provided with a known magnetostrictive displacement measuring arrangement. The displacement measuring arrangement has a housing-fixed element in the form of a rod 30 and a piston-fixed element in the form of a magnet 31 . The rod 30 is surrounded by a tube 32 , one end of which is held on the bottom-side end piece 11 and the other, free end of which is closed. The tube 32 dips into a bore 33 of the piston assembly 16 . Discs 34 and 35 are arranged in the piston rod 18 coaxially with the bore 33 . The magnet 31 is held in the disk 35 . The discs 34 and 35 are held by a screw 36 in the piston rod 18 th. The bottom end piece 11 is provided with a cup-shaped recess 39 . A circuit board 40 is held in the recess 39 of the end piece 11 at the bottom, which is equipped with the components of an electronic evaluation unit 41 . The rod 30 is also held on the printed circuit board 40 . The evaluation electronics 41 feeds signals into the rod 30 and evaluates the returning signals. The supplied to the rod 30 signals are influenced by the magnet 31 corresponding to the position of the piston assembly 16 with respect to the housing 11 to 13 . The evaluation electronics 41 emits an output signal which is a measure of the position of the piston arrangement 16 . The output signal is advantageously a current signal with a range from 0 to 20 mA or from 4 to 20 mA for the adjustment range of the cylinder. The recess 39 is accessible from the outside of the cylinder 10 . It is closed by a plate 42 . The bottom end piece 11 , the tubular housing part 12 and the head end piece are provided with channels 45 , 46 and 47 which connect to each other. A first sealing ring 43 is arranged in the area in which the channel 45 merges into the channel 46 . A second sealing ring 44 is arranged in the area in which the channel 46 merges into the channel 47 . The sealing rings 43 and 44 prevent moisture from getting into the channels 45 to 47 and from there into the recess 39 . In tight spaces, surface seals can be used instead of sealing rings. From the circuit board 40 lead electrical lines 49 through the channels 45 to 47 in the head end piece 12 and enter through a guide 50 perpendicular to the direction of movement of the Kolbenan arrangement 16 laterally outwards. Thus, both the connection to the electrical lines and the hydraulic line to the cylinder 10 in the area of the head end piece 12th

Das bodenseitige Endstück 11 ragt in zwei Teilbereichen mit unterschiedlich großen Durchmessern in das rohrförmige Ge­ häuseteil 13 hinein. Die Kolbenanordnung 16 ist im Bereich des Kolbens 17 mit einer Ausnehmung 52 versehen. Die Ausneh­ mung 52 umschließt in der Endstellung der Kolbenanordnung 16 den dem Kolben 17 zugewandten Teilbereich des in das rohr­ förmige Gehäuseteil 13 ragenden, bodenseitigen Endstücks 11.The bottom end piece 11 protrudes into two partial areas with different diameters in the tubular housing part 13 Ge. The piston arrangement 16 is provided with a recess 52 in the region of the piston 17 . The Ausneh tion 52 encloses in the end position of the piston assembly 16 the piston 17 facing portion of the projecting into the tubular housing part 13 , bottom end piece 11th

Claims (5)

1. Hydraulischer Zylinder, dessen Gehäuse aus einem rohrförmigen Gehäuseteil und einem bodenseitigen sowie einem kopfseitigen Endstück gebildet ist, mit einer in dem Gehäuse verschiebbar gelagerten Kolbenanordnung, die durch das kopf­ seitige Endstück aus dem Gehäuse herausgeführt ist, sowie mit einer Wegmeßanordnung, die ein gehäusefestes und ein kolben­ festes Element aufweist und die ein elektrisches Signal ab­ gibt, das ein Maß für die Lage der Kolbenanordnung bezüglich des Gehäuses ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer topf­ förmigen Ausnehmung (39) des bodenseitigen Endstücks (11) eine mit einem Element (30) der Wegmeßanordnung in Verbindung stehende Auswerteelektronik (40) angeordnet ist.1.Hydraulic cylinder, the housing of which is formed from a tubular housing part and a bottom-side and a head-side end piece, with a piston arrangement which is displaceably mounted in the housing and is guided out of the housing through the head-side end piece, and with a displacement measuring arrangement which is fixed to the housing and has a piston fixed element and which emits an electrical signal which is a measure of the position of the piston arrangement with respect to the housing, characterized in that in a pot-shaped recess ( 39 ) of the bottom end piece ( 11 ) one with an element ( 30 ) of the electronic measuring arrangement ( 40 ) connected to the measuring arrangement. 2. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das bodenseitige Endstück (11) in das rohrförmige Gehäuseteil (13) hineinragt und
daß die Kolben­ anordnung (16) mit einer Ausnehmung (52) versehen ist, die in der Endstellung der Kolbenanordnung (16) einen Teilbereich des in das rohrförmige Gehäuseteil (13) ragenden, bodenseiti­ gen Endstücks (11) umschließt.2. Hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in
that the bottom end piece ( 11 ) protrudes into the tubular housing part ( 13 ) and
that the piston assembly ( 16 ) is provided with a recess ( 52 ) which in the end position of the piston assembly ( 16 ) encloses a portion of the tubular housing part ( 13 ) projecting, bodenseiti gene end piece ( 11 ). 3. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an dem bodenseitigen Endstück (11) ein an seinem freien Ende verschlossenes Rohr (32) ge­ halten ist und daß das Rohr (32) in eine Bohrung (33) der Kolbenanordnung (16) eintaucht. 3. Hydraulic cylinder according to claim 1 or claim 2, characterized in that on the bottom end piece ( 11 ) is closed at its free end tube ( 32 ) ge hold and that the tube ( 32 ) in a bore ( 33 ) of the piston assembly ( 16 ) immersed. 4. Hydraulischer Zylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bodenseitige End­ stück (11), das rohrförmige Gehäuseteil (13) und das kopf­ seitige Endstück (12) des Gehäuses mit Kanälen (45, 46, 47) versehen sind, die ineinander übergehen, und daß die elektri­ schen Anschlußleitungen (49) der Wegmeßanordnung durch die Kanäle (45 bis 47) geführt und seitlich aus dem kopfseitigen Endstück (12) herausgeführt sind.4. Hydraulic cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the bottom end piece ( 11 ), the tubular housing part ( 13 ) and the head end piece ( 12 ) of the housing with channels ( 45 , 46 , 47 ) are provided, which merge into one another, and that the electrical connecting lines ( 49 ) of the displacement measuring arrangement are guided through the channels ( 45 to 47 ) and are led out laterally from the head-side end piece ( 12 ). 5. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Übergangsbereich zwischen zwei Kanälen (45 und 46, 46 und 47) Dichtmittel (43, 44) angeordnet sind.5. Hydraulic cylinder according to claim 4, characterized in that in the transition area between two channels ( 45 and 46 , 46 and 47 ) sealing means ( 43 , 44 ) are arranged.
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