DE10214864B4

DE10214864B4 - Hydraulic cylinder with cushioning

Info

Publication number: DE10214864B4
Application number: DE2002114864
Authority: DE
Inventors: Norbert Brunner
Original assignee: Linde Material Handling GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2002-04-04
Filing date: 2002-04-04
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2022-04-05
Also published as: DE10214864C5; DE10214864A1

Abstract

Hydraulischer Zylinder mit Endlagendämpfung, wobei radial zwischen einem Zylindergehäuse und einem Kolben ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter, axial abgeschlossener Ringspalt angeordnet ist, der einen abhängig von der Ausfahrstellung des Kolbens verschließbaren Primärabfluss und einen demgegenüber stärker drosselnden Sekundärabfluss aufweist, und wobei ein Kolbenring in einer Radialnut eines Kolbenbodens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Kolbenring (6) und der Radialnut (4b) eine Kammer (8) gebildet ist, die an den Ringspalt (3) angeschlossen ist, und dass in den Kolbenring (6) mindestens ein als Sekundärabfluss wirksamer Kanal (Bohrung 10a; Nut 10b) eingearbeitet ist.hydraulic Cylinder with cushioning, wherein radially between a cylinder housing and a piston with a hydraulic fluid filled, axially closed annular gap is arranged, which depends on a the extended position of the piston closable primary effluent and a contrast stronger throttling secondary effluent and wherein a piston ring in a radial groove of a piston crown is arranged, characterized in that radially between the Piston ring (6) and the radial groove (4b) is formed a chamber (8), which is connected to the annular gap (3), and that in the piston ring (6) at least one secondary disposal effective channel (hole 10a, groove 10b) is incorporated.

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder mit Endlagendämpfung, wobei radial zwischen einem Zylindergehäuse und einem Kolben ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter, axial abgeschlossener Ringspalt angeordnet ist, der einen abhängig von der Ausfahrstellung des Kolbens verschließbaren Primärabfluss und einen demgegenüber stärker drosselnden Sekundärabfluss aufweist, und wobei ein Kolbenring in einer Radialnut eines Kolbenbodens angeordnet ist.The The invention relates to a hydraulic cylinder with end position damping, wherein radially between a cylinder housing and a piston with a hydraulic fluid filled, axially closed annular gap is arranged, which depends on a the extended position of the piston closable primary effluent and a contrast stronger throttling secondary effluent and wherein a piston ring is disposed in a radial groove of a piston crown is.

Ein gattungsgemäßer hydraulischer Zylinder ist aus der EP 0 622 331 A1 bekannt. Der Primärabfluss wird dabei von einer Radialbohrung in der Kolbenwand des hohlzylindrischen Kolbens gebildet, durch die der Ringspalt zunächst mit Hydraulikflüssigkeit befällt wird. Beim Ausfahren des Kolbens wird das Volumen des Ringspaltes kleiner und Hydrauliukflüssigkeit fließt durch die Rdialbohrung ab. Kurz vor Erreichen der maximal möglichen Ausfahrstellung des Kolbens wird die Radialbohrung verschlossen und die im Ringspalt eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit kann durch einen Sekundärabfluss entweichen. Dieser besteht aus einem System von Bohrungen und Düsen im Kolbenboden, die eine drosselnde Wirkung entfalten und dadurch den Kolben definiert abbremsen, bevor er vollständig ausgefahren ist. Ein hartes Anschlagen des Kolbenbodens am Zylinderkopf wird dadurch verhindert.A generic hydraulic cylinder is from the EP 0 622 331 A1 known. The primary effluent is formed by a radial bore in the piston wall of the hollow cylindrical piston, through which the annular gap is initially filled with hydraulic fluid. When extending the piston, the volume of the annular gap is smaller and hydraulic fluid flows through the Rdialbohrung. Shortly before reaching the maximum possible extension position of the piston, the radial bore is closed and the trapped in the annular gap hydraulic fluid can escape through a secondary flow. This consists of a system of holes and nozzles in the piston head, which develop a throttling effect and thereby decelerate the piston defined before it is fully extended. A hard impact of the piston head on the cylinder head is thereby prevented.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen hydraulischen Zylinder der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, dessen Herstellung vereinfacht ist.Of the The present invention is based on the object, a hydraulic Cylinder of the type mentioned to provide, its production is simplified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Kolbenring mindestens ein als Sekundärabfluss wirksamer Kanal eingearbeitet ist.These Task is inventively characterized solved, that in the piston ring at least one effective as a secondary effluent channel is incorporated.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Funktion des als Endlagendämpfung dienenden Sekundärabflusses in den Kolbenring zu integrieren. Dabei kann Hydraulikflüssigkeit durch den bzw. die in den Kolbenring eingearbeite(n) Kanal/Kanäle aus dem Ringspalt gedrosselt abfließen und somit der gewünschte Effekt einer Abbremsung des Kolbens kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes erzielt werden. Bei dem erfindungsgemäßem hydraulischen Zylinder wird eine aufwendige Bearbeitung des Kolbenbodens und der Einbau von Drosseleinrichtungen in den Kolbenboden vermieden. Der Fertigungsaufwand bezüglich des Kolbenbodens ist auf das Einbringen der Radialnut für den Kolbenring beschränkt, wobei dies ein ohnehin erforderlicher Vorgang ist, sofern ein Kolbenring zum Einsatz kommen soll.Of the Thought essential to the invention is therefore the function of as end cushioning serving secondary drain to integrate into the piston ring. This hydraulic fluid can through the one or more incorporated in the piston ring (s) channel / channels from the Restrict annular gap and thus the desired one Effect of a deceleration of the piston just before reaching the top Dead center be achieved. In the inventive hydraulic cylinder is a complex processing of the piston crown and the installation throttling devices avoided in the piston crown. The production effort in terms of the piston crown is on the introduction of the radial groove for the piston ring limited, this being an already required process, if a piston ring to be used.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kolbenring aus Kunststoff oder einem gummielelastischem Material. Der oder die als Sekundärabfluss wirksame Kanal/Kanäle kann/können daher auf einfachste Weise eingebracht werden, beispielsweise bereits bei der Herstellung des Kolbenrings durch Spritzgießen. Die genannte Werkstoffe verfügen darüber hinaus über weitere Vorteile, wie z.B. günstige Gleit- und DichteigenschaftenAccording to one advantageous embodiment of the invention, there is the piston ring made of plastic or a rubber-elastic material. The river Oder as a secondary drain effective channel / channels can / can Therefore, be introduced in the simplest way, for example already in the manufacture of the piston ring by injection molding. The have mentioned materials about that beyond further advantages, such as favorable Sliding and sealing properties

Sofern radial zwischen dem Kolbenring und der Radialnut eine Kammer gebildet ist, die an den Ringspalt angeschlossen ist, wird diese Kammer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, die dort gewissermaßen „eingesperrt" ist und den Kolbenring radial nach außen presst, also gegen das Zylindergehäuse. Dadurch wird ein optimal dichtendes Anliegen des Kolbenringes gegen das Zylindergehäuse erzielt.Provided formed radially between the piston ring and the radial groove a chamber which is connected to the annular gap, this chamber is filled with hydraulic fluid filled, which is there to some extent "locked up" and the piston ring radially outward pressed, ie against the cylinder housing. This will be an optimal achieved sealing engagement of the piston ring against the cylinder housing.

Um die in der Kammer und im Ringspalt befindliche, unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit durch den Sekundärabfluss entweichen zu lassen, gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann gemäß einer Variante der Erfindung mindestens ein als Nut ausgebildeter Kanal an der Außenseite des Kolbenrings angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich zur Nut kann mindestens ein als Bohrung ausgebildeter Kanal in der Wand des Kolbenrings vorgesehen sein.Around in the chamber and in the annular gap located, pressurized Hydraulic fluid through the secondary drain to escape, there are several possibilities. Thus, according to a variant at least one channel formed as a groove on the outside be arranged of the piston ring. Alternatively or in addition to Groove can have at least one channel formed as a bore in the wall be provided of the piston ring.

Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Kammer ein Stützring angeordnet ist. Mit Hilfe des Stützrings, der den Kolbenring in Richtung zum Zylindergehäuse drückt, können Toleranzen und/oder Verschleiss ausgeglichen werden.A Development of the invention provides that arranged in the chamber, a support ring is. With the help of the support ring, which presses the piston ring in the direction of the cylinder housing, tolerances and / or wear be compensated.

Durch an der Außenseite des Kolbenring angeordnete Dichtlippen können nicht nur definierte Abdicht- und Gleiteigenschaften erzielt werden, sondern es lässt sich auch das Anpressverhalten des Kolbenrings beeinflussen.By on the outside The sealing lips arranged in the piston ring can not only have defined sealing and sliding properties are achieved, but it can be also influence the contact pressure of the piston ring.

Zu dem genannten Zweck ist es auch möglich, örtlich die Materialstärke bzw. die Abmessungen des Kolbenrings zu variieren und/oder Versteifungsrippen vorzusehen. Denkbar ist auch die Verwendung verschiedener Werkstoffe, die Einfluss auf die Elastizität des Kolbenrings haben.To the stated purpose, it is also possible locally the material thickness or to vary the dimensions of the piston ring and / or stiffening ribs provided. It is also conceivable to use different materials, the influence on the elasticity of the piston ring have.

Um die Führungseigenschaften des Kolbenbodens im Zylindergehäuse zu verbessern, kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung die dem Ringspalt axial benachbarte Begrenzung der Radialnut als Führungsring ausgebildet sein.Around the leadership features of the piston crown in the cylinder housing can improve according to a appropriate training the invention, the annular gap axially adjacent boundary of the Radial groove as a guide ring be educated.

Es erweist sich als günstig, wenn der Kolbenring – im Querschnitt gesehen – ein C-Profil aufweist. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Weise eine Kammer zwischen der Radialnut und dem Kolbenring bilden. Gleichwohl können auch andere Profile Verwendung finden, z. B. ein L-Profil oder ein T-Profil.It proves to be advantageous if the piston ring - seen in cross section - has a C-profile. This makes it possible to form a chamber between the radial groove and the piston ring in a particularly simple manner. However, other Pro file find use, z. As an L-profile or a T-profile.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinders in einem Flurförderzeug. Hier ist z. B. an Lenk- Hub- und Neigezylinder zu denken. Endlagendämpfungen schonen hierbei die zu transportierende Last und verbessern die Arbeitsbedingungen der Bedienperson.Especially advantageous is the use of the hydraulic cylinder according to the invention in a truck. Here is z. B. thinking of steering-lifting and tilting cylinder. Protect end position damping Here, the load to be transported and improve the working conditions the operator.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigtFurther Advantages and details of the invention will be described with reference to the Schematic figures illustrated embodiment explained in more detail. there shows

1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinder und 1 a section through a hydraulic cylinder according to the invention and

2 einen Schnitt durch einen Kolbenring. 2 a section through a piston ring.

Der erfindungsgemäße hydraulische Zylinder weist ein Zylindergehäuse 1 auf, aus dem ein hohlzylindrischer Kolben 2 ausfahrbar ist. Radial zwischen dem Zylindergehäuse 1 und dem Kolben 2 ist ein Ringspalt 3 gebildet. Der Ringspalt 3 ist nach in der Figur oben durch einen Zylinderkopf 1a abgeschlossen und nach unten durch einen Kolbenboden 4, der beispielsweise in den Kolben eingeschraubt oder anderweitig befestigt ist und radial gegen das Zylindergehäuse 1 anliegt.The hydraulic cylinder according to the invention has a cylinder housing 1 on, from which a hollow cylindrical piston 2 is extendable. Radial between the cylinder housing 1 and the piston 2 is an annular gap 3 educated. The annular gap 3 is in the figure above by a cylinder head 1a completed and down through a piston crown 4 For example, which is screwed or otherwise secured in the piston and radially against the cylinder housing 1 is applied.

Es ist auch möglich, den Kolben 2 und den Kolbenboden 4 miteinander einstückig auszubilden. Der Kolbenboden weist eine zentrische Bohrung 4a auf, die an das hohle Innere des Kolbens 2 anschließt.It is also possible to use the piston 2 and the piston bottom 4 form integrally with each other. The piston head has a central bore 4a on the hollow inside of the piston 2 followed.

Der Ringspalt 3 ist über eine Bohrung 5 mit dem hohlen Inneren des Kolbens 2 verbunden. Dadurch kann sich der Ringspalt 3 mit Hydraulikflüssigkeit füllen. Beim Ausfahren des Kolbens 2 verringert sich das Volumen des Ringspaltes 3. Die Bohrung 5 dient dabei als Primärabfluss. Der auch als „Schaltbohrung" 5 bezeichnete Primärabfluss wird bei Erreichen einer bestimmten Ausfahrstellung des Kolbens 2 durch den Zylinderkopf 1a verschlossen, so dass Hydraulikflüssigkeit in dem innerhalb des Zylindergehäuses 1 verbleibenden Teil des Ringspaltes 3 auf eine andere Art und Weise abfließen muss.The annular gap 3 is over a hole 5 with the hollow interior of the piston 2 connected. This may cause the annular gap 3 Fill with hydraulic fluid. When extending the piston 2 reduces the volume of the annular gap 3 , The hole 5 serves as a primary drain. Also called a "pilot hole" 5 designated primary discharge is when reaching a certain extension position of the piston 2 through the cylinder head 1a closed, allowing hydraulic fluid in the inside of the cylinder housing 1 remaining part of the annular gap 3 has to drain in another way.

Zu diesem Zweck ist ein Sekundärabfluss vorgesehen, der erfindungsgemäß in einen Kolbenring 6 integriert ist. Der beispielsweise aus Kunststoff bestehende Kolbenring 6 ist in einer Radialnut 4b des Kolbenbodens 4 angeordnet und weist im vorliegenden Ausführungbeispiel ein C-Profil auf. Die zu dem Ringspalt 3 axial benachbarte Begrenzung der Radialnut 4b wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Führungsring 7 gebildet.For this purpose, a secondary discharge is provided, which according to the invention in a piston ring 6 is integrated. The existing example of plastic piston ring 6 is in a radial groove 4b of the piston crown 4 arranged and has in the present embodiment example on a C-profile. The to the annular gap 3 axially adjacent boundary of the radial groove 4b is in the present embodiment of a guide ring 7 educated.

Radial zwischen dem Boden der Ringnut 4b und dem Kolbenring 6 befindet sich eine Kammer 8, die über eine Einlassbohrung 9 im Kolben 2 an den Ringspalt 3 angeschlossen ist. Bei verschlossener Schaltbohrung 5 und weiter ausfahrendem Kolben 2 wird die Hydraulikflüssigkeit durch die Einlassbohrung 9 in die Kammer 8 gedrückt und presst dort den Kolbenring 6 an das Zylindergehäuse 1, wodurch dessen Dichtwirkung verstärkt wird.Radial between the bottom of the ring groove 4b and the piston ring 6 there is a chamber 8th that have an inlet hole 9 in the piston 2 to the annular gap 3 connected. With closed pilot hole 5 and further extending piston 2 the hydraulic fluid is passing through the inlet hole 9 in the chamber 8th pressed and pressed there the piston ring 6 to the cylinder housing 1 , whereby its sealing effect is enhanced.

Wie sich aus 2 ergibt, sind Kanäle in den Kolbenring 6 eingearbeitet. Diese können als Bohrungen 10a (linke Seite der Figur) in der Wand des Kolbenrings 6 oder als an der Außenseite des Kolbenrings 6 angeordnete Nuten 10b (rechte Seite der Figur) ausgebildet sein. Prinzipiell ist auch Kombination möglich. Durch die Kanäle kann unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus der Kammer 8 gedrosselt abfließen.As it turned out 2 results are channels in the piston ring 6 incorporated. These can be called holes 10a (left side of the figure) in the wall of the piston ring 6 or as on the outside of the piston ring 6 arranged grooves 10b be formed (right side of the figure). In principle, combination is possible. Through the channels pressurized hydraulic fluid from the chamber 8th drain off.

Um einen ausreichend großen Flüssigkeitsdruck in der Kammer 8 entstehen zu lassen, muss genügend Hydraulikflüssigkeit durch die Einlassbohrung 9 zufließen. Das An sprechverhalten der Endlagendämpfung des erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinders wird durch das Verhältnis zwischen der durch die Einlassbohrung 9 zufließenden Menge an Hydraulikflüssigkeit und der Menge der gedrosselt aus der Kammer 8 durch die Kanäle im Kolbenring 6 abfließenden Flüssigkeitsmenge bestimmt. Das Ansprechverhalten kann demzufolge durch die Lage und Größe der Einlassbohrung 9 zum Kolbenring 6 und durch die Größe, Anzahl, Form und Lage der in den Kolbenring 6 eingearbeiteten Kanäle im gewünschten Sinne beeinflusst werden.For a sufficiently large fluid pressure in the chamber 8th To give rise to sufficient hydraulic fluid through the inlet hole 9 accrue. The on speaking behavior of the end position damping of the hydraulic cylinder according to the invention is determined by the ratio between the through the inlet bore 9 inflowing amount of hydraulic fluid and the amount of throttled from the chamber 8th through the channels in the piston ring 6 determined outflowing amount of liquid. The response can therefore be determined by the location and size of the inlet bore 9 to the piston ring 6 and by the size, number, shape and location of the piston ring 6 incorporated channels are influenced in the desired sense.

In der Kammer 8 kann ein in den Figuren nicht dargestellter Stützring eingelegt sein, durch den unabhängig von den Druckverhältnissen in der Kammer 8 der Kolbenring 6 gegen das Zylindergehäuse 1 gepresst wird. Dadurch wird einerseits eine bestimmte Mindestdichtheit erzielt, andererseits können Toleranzen und Verschleiss ausgeglichen werden.In the chamber 8th can be inserted in the figures, not shown support ring, regardless of the pressure conditions in the chamber 8th the piston ring 6 against the cylinder housing 1 is pressed. As a result, on the one hand a certain minimum density is achieved, on the other hand, tolerances and wear can be compensated.

Claims

Hydraulic cylinder with cushioning, wherein radially between a cylinder housing and a piston filled with hydraulic fluid, axially closed annular gap is arranged, which has a function of the extended position of the piston closable primary drain and a contrast stronger throttling secondary flow, and wherein a piston ring in a radial groove of a Piston bottom is arranged, characterized in that radially between the piston ring ( 6 ) and the radial groove ( 4b ) a chamber ( 8th ) is formed, which at the annular gap ( 3 ) and that in the piston ring ( 6 ) at least one secondary effluent channel (bore 10a ; groove 10b ) is incorporated.

Hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the piston ring ( 6 ) consists of plastic or a rubber-elastic material.

Hydraulic cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that radially between the piston ring ( 6 ) and the radial groove ( 4b ) a chamber ( 8th ) is formed, which at the annular gap ( 3 ) connected.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least one groove ( 10b ) formed channel on the outside of the piston ring ( 6 ) is arranged.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 4, characterized in that at least one as a bore ( 10a ) formed channel in the wall of the piston ring ( 6 ) is provided.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the chamber ( 8th ) A support ring is arranged.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 6, characterized in that the piston ring ( 6 ) is provided with arranged on the outside sealing lips.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 7, characterized in that the annular gap ( 3 ) axially adjacent boundary of the radial groove ( 4b ) as a guide ring ( 7 ) is trained.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 8, characterized in that the piston ring ( 6 ) - seen in cross section - has a C-profile.

Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 9, characterized by the use in an industrial truck.