DE102004045011A1 - Piston cylinder device for overhead suspension device of land vehicle, has resetting device for resetting piston to neutral position, and comprising spring that operates between lift cylinder and piston for moving piston to neutral position - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenzylindereinheit vorzugsweise für Land- und Luftfahrzeuge, mit einem Druckzylinder, einem in dem Druckzylinder sitzenden längsverschiebbaren Kolben, zumindest einer in dem Druckzylinder vorgesehenen Druckmittelkammer zur Beaufschlagung des Kolbens mit einem Druckmittel sowie einer Rückstellvorrichtung zur Rückstellung des Kolbens in eine Neutralstellung bei Druckmittelausfall.The The present invention relates to a piston-cylinder unit preferably for land and aircraft, with a pressure cylinder, one in the impression cylinder sitting longitudinally displaceable Piston, at least one provided in the pressure cylinder pressure medium chamber for acting on the piston with a pressure medium and a Reset device to the provision of the piston in a neutral position at pressure medium failure.
Bei hydraulischen Aktuatoren, die in Aufhängungssystemen von Zügen mit Neigetechnik verwendet werden, muss sichergestellt werden, dass bei Druckausfall wieder eine Ausgangsstellung bzw. Neutralstellung erreicht wird. Neigezüge sollen im Falle eines Strom- und damit Druckmittelausfalls eine aktive Mittenzentrierung des Wagenkastens erreichen. Entsprechende Aufhängungssysteme sind bislang relativ aufwendig. Beispielsweise konnte die Mittenzentrierung durch zwei separate gegensinnig angeordnete hydraulisch wirkende Zentrierzylinder erreicht werden. Im Luftfahrtbereich wurden Servo-Aktuatoren mit aktiver Mittenzentrierung vorgeschlagen, die die Position im Fehlerfall über ein spezielles Wegeventil einstellen, das eine mechanische Rückführung zur Kolbenposition benötigt. Dieses System ist jedoch ebenfalls aufwendig und kostenintensiv.at hydraulic actuators used in suspension systems of trains Tilting technology must be used to ensure that in case of pressure failure, a starting position or neutral position is reached. tilting trains should in the case of a power and thus pressure medium failure an active Center centering of the car body reach. Appropriate suspension systems are so far relatively expensive. For example, centering could be by two separate oppositely arranged hydraulically acting Centering can be achieved. In aviation were servo actuators with active centering, which suggests the position in the Error case over set a special directional control valve, which provides a mechanical return to the Piston position required. However, this system is also expensive and expensive.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Kolbenzylindereinheit der eingangs genannten Art zu schaffen, die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbildet. Vorzugsweise soll eine einfache, robuste Rückstellung in die Neutralstellung bei Druckmittelausfall erreicht werden.Of the The present invention is therefore based on the object, an improved To provide piston-cylinder unit of the type mentioned, the disadvantages of the prior art avoids and the latter in an advantageous manner Way further education. Preferably, a simple, robust provision be achieved in the neutral position at pressure medium failure.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Kolbenzylindereinheit gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.According to the invention this Problem solved by a piston-cylinder unit according to claim 1. preferred Embodiments are the subject of the dependent claims.
Erfindungsgemäß besitzt die Kolbenzylindereinheit zur Rückstellung des Kolbens in die Neutralstellung eine zwischen dem Druckzylinder und dem Kolben wirkende Feder sowie einen vom Druckmittel beaufschlagten Vorspannzylinder zur Vorspannung der Feder in eine inaktive Stellung. Solange die Druckmittelversorgung gegeben ist, kann die Feder mittels des Vorspannzylinders in eine Stellung vorgespannt werden, in der sie vom Kolben und/oder vom Zylinder außer Eingriff ist und die Bewegung des Kolbens relativ zum Druckzylinder nicht behindert. Fällt jedoch der Druck ab, hält der Vorspannzylinder die Feder nicht mehr zurück, so dass diese wirksam wird und den Kolben in seine Neutralstellung zwingt. Die Kombination der mechanischen Notrückstellung mit dem hydraulischen Normalbetrieb erlaubt eine einfache, robuste Ausbildung des Systems.In accordance with the invention the piston-cylinder unit for recovery of the piston in the neutral position one between the impression cylinder and the spring acting on the piston and acted upon by the pressure medium Biasing cylinder for biasing the spring into an inactive position. As long as the pressure medium supply is given, the spring can by means of the biasing cylinder are biased in a position in the it is disengaged from the piston and / or cylinder and the movement the piston is not hindered relative to the printing cylinder. But it falls the pressure stops the biasing cylinder does not return the spring so that it becomes effective and forces the piston to its neutral position. The combination of mechanical emergency reset with the hydraulic normal operation allows a simple, robust Training the system.
Der Vorspannzylinder kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein. In Weiterbildung der Erfindung kann ein doppeltwirkender Vorspannzylinder mit zwei Druckkammern vorgesehen sein, bei dem die sich beim Entspannen der Feder vergrößernde Druckmittelkammer mit dem Reservoir des Druckmittelsystems vorzugsweise über ein Rückschlagventil verbunden ist. Beim Entspannen der Feder zieht sich die sich vergrößernde Druckmittelkammer mit Hilfe der Federkraft Druckmittel aus der Reservoirkammer, so dass die Feder entspannen kann. Dies erlaubt eine einfache Steuerung des Entspannungsvorgangs.Of the Preload cylinder can basically different be educated. In a further development of the invention, a double-acting Vorspannzylinder be provided with two pressure chambers, in which the with increasing pressure of the spring enlarging pressure medium chamber the reservoir of the pressure medium system preferably via a check valve connected is. When relaxing the spring, the enlarging pressure medium chamber pulls with the help of spring force pressure medium from the reservoir chamber, so that the spring can relax. This allows easy control of the relaxation process.
In Weiterbildung der Erfindung ist eine Dämpfungseinrichtung zur Dämpfung der Rückstellbewegung der Feder vorgesehen. Diese kann insbesondere hydraulisch ausgebildet sein. Eine Dämpfung der Rückstellbewegung kann einfach und präzise durch Strömungssteuermittel beeinflusst werden, die den Durchflusswiderstand des aus dem Vorspannzylinder abströmenden und/oder in den Vorspannzylinder einströmenden Druckmittels steuern. Insbesondere kann zumindest eine Drossel und/oder zumindest ein Durchflussregelventil zur Steuerung der Federentspannungsgeschwindigkeit vorgesehen sein. Die Dämpfung der Federrückstellbewegung verhindert insbesondere ein Zurückschießen der Feder bei plötzlich auftretendem Druckausfall und sorgt für eine sanfte Mittenzentrierung.In Further development of the invention is a damping device for damping the Return movement provided the spring. This can be designed in particular hydraulically be. A damping the return movement can be simple and accurate by flow control means be influenced, which is the flow resistance of the biasing cylinder outflowing and / or control pressure medium flowing into the biasing cylinder. Especially can at least one throttle and / or at least one flow control valve be provided for controlling the spring release speed. The damping prevents the spring return movement in particular a shooting back of the Spring at suddenly occurring pressure loss and ensures a gentle centering.
Vorteilhafterweise kann der Vorspannzylinder beispielsweise über in die Druckmittelanschlüsse geschaltete Ventile in seinen beiden Endstellungen hydraulisch verriegelt werden. Hierdurch kann einerseits die Kolbenzylindereinheit auch ohne Druckmittel starr in der Neutralstellung gehalten werden. Andererseits ist es im normalen Betrieb nicht nötig, den Vorspannzylinder permanent mit Druckfluid zu versorgen, um die Feder in der Außer-Eingriff-Stellung zu halten.advantageously, For example, the biasing cylinder can be switched over into the pressure medium connections Valves are hydraulically locked in its two end positions. As a result, on the one hand, the piston-cylinder unit without pressure medium be kept rigid in the neutral position. On the other hand it is not necessary in normal operation, to supply the biasing cylinder permanently with pressurized fluid to the Spring in disengaged position too hold.
Um auszuschließen, dass die Feder in unerwünschter Weise der Kolbenbetätigung entgegenwirkt und hierbei auch noch die Federkraft überwunden werden muss, ist in Weiterbildung der Erfindung eine automatische Deaktivierung der Feder bei normaler Druckversorgung vorgesehen. Der Vorspannzylinder kann hierzu derart mit der Druckversorgung des Druckzylinders verbunden sein, dass die Feder beim Einfahren der Kolbenzylindereinheit automatisch außer Eingriff vom Kolben und/oder Zylinder der Kolbenzylindereinheit gebracht wird. Der Vorspannzylinder wird beim Einfahren der Kolbenstange der Kolbenzylindereinheit automatisch mitbetätigt bzw. bereits zuvor betätigt.Around ruled out that the spring is in unwanted Way of piston operation counteracts and thereby also overcome the spring force must be, is in the invention an automatic Deactivation of the spring provided with normal pressure supply. The biasing cylinder can for this purpose with the pressure supply of the Pressure cylinder be connected to the spring when retracting the Piston-cylinder unit automatically disengaged from the piston and / or Cylinder of the piston-cylinder unit is brought. The preload cylinder becomes when retracting the piston rod of the piston-cylinder unit automatically mitbetätigt or previously pressed.
Insbesondere kann die das Vorspannen bewirkende Druckmittelkammer des Vorspannzylinders mit der Druckmittelkammer der Kolbenzylindereinheit, die für das Einfahren derselben vorgesehen ist, verbunden sein, und zwar vorzugsweise über ein Rückschlagventil.Especially can the biasing effecting pressure medium chamber of the biasing cylinder with the pressure medium chamber of the piston-cylinder unit, which is suitable for retraction the same is provided, preferably via a check valve.
Der Vorspannzylinder und die zugeordnete Feder können grundsätzlich an verschiedener Stelle der Kolbenzylindereinheit angeordnet sein. Um eine kompakte Anordnung zu erreichen, sind der Vorspannzylinder und die Rückstellfeder in die Kolbenzylindereinheit integriert. Sie können insbesondere jeweils koaxial zu dem Druckzylinder der Kolbenzylindereinheit angeordnet sein. Vorzugsweise sind der Vorspannzylinder und die Feder um die Außenmantelfläche des Druckzylinders herum angeordnet.Of the Preload cylinder and the associated spring can basically at different point of Be arranged piston cylinder unit. To a compact arrangement to reach, are the biasing cylinder and the return spring integrated into the piston-cylinder unit. In particular, they can each be coaxial be arranged to the pressure cylinder of the piston-cylinder unit. Preferably, the biasing cylinder and the spring are around the outer surface of the Arranged pressure cylinder around.
Eine besonders schmalbauende Anordnung wird dadurch erreicht, dass die Außenmantelfläche des Druckzylinders der Kolbenzylindereinheit eine Wandung der zumindest einen Druckkammer des Vorspannzylinders bildet. Der Vorspannzylinder sitzt verschieblich unmittelbar auf der Außenmantelfläche des Druckzylinders und ist gegenüber dieser abgedichtet. Der Druckzylinder der Kolbenzylindereinheit bildet sozusagen den Kolben des Vorspannzylinders, wobei in kinematischer Umkehrung der üblichen Verhältnisse der Vorspannzylinder gegenüber dem Kolben durch die Druckmittelbeaufschlagung verschoben wird.A particularly slim-line arrangement is achieved in that the Outer surface of the Pressure cylinder of the piston-cylinder unit a wall of at least forms a pressure chamber of the biasing cylinder. The preload cylinder sits slidably directly on the outer circumferential surface of the impression cylinder and is opposite this sealed. The impression cylinder of the piston-cylinder unit forms so to speak, the piston of the biasing cylinder, being in kinematic Reversal of the usual conditions the biasing cylinder opposite the piston is displaced by the pressure medium.
Die Feder umgibt vorzugsweise den Vorspannzylinder. Sie kann insbesondere als zylindrische Schraubenfeder ausgebildet sein und auf dem Vorspannzylinder sitzen. Die Verwendung von Gummifedern, Tellerfedern oder Gasfedern ist jedoch ebenfalls möglich.The Spring preferably surrounds the biasing cylinder. She can in particular be designed as a cylindrical coil spring and on the biasing cylinder to sit. The use of rubber springs, disc springs or gas springs However, it is also possible.
Die Feder kann über Zwischenstücke auf den Druckzylinder und dessen Kolben einwirken. Vorzugsweise jedoch stützt sich die Feder unmittelbar einerseits an dem Arbeitszylinder und andererseits an dem Vorspannzylinder ab. Der Vorspannzylinder gelangt je nach Stellung mit der Kolbenstange des Druckzylinders in Eingriff.The Spring can over spacers acting on the pressure cylinder and its piston. Preferably however, supports the spring directly on the one hand to the working cylinder and on the other hand on the biasing cylinder. The preload cylinder passes depending on the position with the piston rod of the impression cylinder into engagement.
Der Vorspannzylinder bildet einen beweglichen und vorzugsweise in seinen Endstellungen verriegelbaren Anschlag für den Kolben der Kolbenzylindereinheit.Of the Preload cylinder forms a movable and preferably in his End positions lockable stop for the piston of the piston-cylinder unit.
Nach einer Ausführung der Erfindung ist die Kolbenzylindereinheit dazu vorgesehen, von einem zentralen Hydrauliksystem fremdversorgt zu werden. Die Kolbenzylindereinheit weist in diesem Fall lediglich entsprechende Druckmittelanschlüsse auf.To an execution the invention, the piston-cylinder unit is provided from to be externally supplied to a central hydraulic system. The piston-cylinder unit has in this case only corresponding pressure medium connections.
Ebenso kann die Kolbenzylindereinheit in alternativer Ausbildung der Erfindung jedoch als elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet sein, der nach dem hydraulischen Wirkprinzip arbeitet, jedoch nicht zwingend an ein externes Hydrauliksystem angeschlossen ist. Alle wesentlichen Bauteile, die notwendig sind, um elektrische Energie auf hydraulischem Wege in eine mechanische Bewegung umzusetzen, sind direkt im oder am Aktuator eingebaut. Insbesondere kann bei dieser Ausführung der Kolbenzylindereinheit an dieser eine elektromotorisch antreibbare Hydraulikpumpe sowie ein Druckmittelkreis vorgesehen sein, der die Hydraulikpumpe ggf. über notwendige Steuermittel wie Ventile, Drosseln und dergleichen, mit dem Druckzylinder der Kolbenzylindereinheit verbindet.As well can the piston-cylinder unit in an alternative embodiment of the invention However, be designed as an electro-hydraulic actuator, according to the hydraulic working principle works, but not necessarily to a external hydraulic system is connected. All essential components, which are necessary to electrical energy by hydraulic means to translate into a mechanical motion are directly in or on Actuator installed. In particular, in this embodiment of Piston cylinder unit at this an electric motor drivable hydraulic pump and a pressure medium circuit may be provided which the hydraulic pump possibly over necessary control means such as valves, throttles and the like, with the pressure cylinder of the piston-cylinder unit connects.
Die Kolbenzylindereinheit kann erfindungsgemäß für das Aufhängungssystem von Landfahrzeugen, insbesondere von Neigezügen, Verwendung finden. Um eine Mittenzentrierung des Wagenkastens in der zuvor beschriebenen Weise durch die Feder der Kolbenzylindereinheit zu erreichen, können insbesondere zwei Kolbenzylindereinheiten gegensinnig zueinander angeordnet und mit ihren bewegbaren Enden entweder mittelbar oder unmittelbar miteinander verbunden sein.The Piston cylinder unit according to the invention for the suspension system of land vehicles, especially of tilting trains, Find use. To center centering the car body in the manner described above by the spring of the piston-cylinder unit in particular, can achieve two piston-cylinder units arranged in opposite directions to each other and with their movable ends either directly or indirectly with each other be connected.
Es versteht sich jedoch, dass auch Anwendungen für Luftfahrzeuge gegeben sind, bei denen eine Rückstellung des Aktuators bei Strom- bzw. Druckmittelausfall in eine Neutralstellung erreicht werden soll.It but it is understood that there are also applications for aircraft, where a provision of the actuator in case of power or pressure medium failure in a neutral position should be achieved.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand einer bevorzugten Ausführungsform und einer zugehörigen Zeichnung näher erläutert. Die einzige Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung einer Kolbenzylindereinheit nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung in einem Längsschnitt sowie das zugehörige Hydraulikschema zum Betreiben der Kolbenzylindereinheit.The The present invention will be described below with reference to a preferred embodiment and an associated one Drawing closer explained. The single drawing shows a schematic representation of a Piston-cylinder unit according to a preferred embodiment of Invention in a longitudinal section as well as the associated Hydraulic diagram for operating the piston-cylinder unit.
Die
in der Figur dargestellte Kolbenzylindereinheit
Auf
der Mantelaußenfläche des
Druckzylinders
Durch
Einleiten von Druckmittel in die erste Druckkammer
Der
auf dem Druckzylinder
Zur
Betätigung
der Kolbenzylindereinheit
Der
Elektromotor
Wie
die Figur zeigt, ist das Druckmittelreservoir
Die
Hydraulikpumpe
Die
Druckmittelkammer
Die
andere Druckkammer
In
der Druckleitung
Über Drucksensoren
Im
Betrieb funktioniert die Kolbenzylindereinheit
Um
für den
Neigebetrieb des von der Kolbenzylindereinheit
In order for the tilting operation of the piston-cylinder unit
Fällt der
Druck in der Druckkammer
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