DE19904111A1

DE19904111A1 - Piston damping system

Info

Publication number: DE19904111A1
Application number: DE19904111A
Authority: DE
Inventors: Hans Knapp
Original assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Bischofshofen GmbH
Priority date: 1998-05-14
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 1999-11-18

Abstract

To damp the movement of a piston (20) in a cylinder (10), at its end position, the piston (20) has a conical projection (22) which enters a zone (12) where a fluid is compressed by the piston at the end of its stroke movement. A pressure limit unit (40) defines the pressure generated by the piston (20) in the fluid compression zone (12).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder- Einheit. Derartige Dämpfungen werden verwendet, um die auf den Zylinder wirken den Massenkräfte zu begrenzen, indem die bewegten Bauteile bzw. der Kolben insbesondere im Bereich seiner Endlage abgebremst wird. Dadurch wird ein Auf treffen des Kolbens auf einen Anschlag bzw. auf den Zylinderboden wirksam ver hindert.The present invention relates to end position damping for a piston-cylinder Unit. Such damping is used to act on the cylinder limit the mass forces by the moving components or the piston is braked particularly in the area of its end position. This creates an up hitting the piston effectively on a stop or on the cylinder bottom prevents.

Bei bekannten Endlagendämpfungen besteht ein Nachteil darin, daß der Druck während des Dämpfungsvorganges in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung bzw. -belastung auf einen sehr hohen Wert steigen kann, was zu Beschädigungen ins besondere des Zylinders führen kann.A disadvantage of known end position damping is that the pressure during the damping process depending on the piston movement or -load can rise to a very high value, causing damage to the special of the cylinder can lead.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen, mit der Beschädigungen der Kolben- Zylinder-Einheit während des Dämpfungsvorganges verhindert werden können. It is therefore the object of the present invention to provide end position damping to create a piston-cylinder unit with which damage to the piston Cylinder unit can be prevented during the damping process.

Diese Aufgabe wird durch eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit gelöst, die einen Zylinder und einen darin bewegbar aufgenommenen und einen Vorsprung aufweisenden Kolben sowie ein Aufnahmeelement umfaßt, durch das ein im vom Kolbendruck beaufschlagten Bereich befindliches Fluid abführbar ist und in das der Vorsprung des Kolbens im Bereich der Kolbenendlage einführbar ist. Ferner ist erfindungsgemäß eine Druckbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, mittels derer der Druck im vom Kolben druckbeaufschlagten Bereich begrenzbar ist.This task is achieved by end position damping for a piston-cylinder unit solved, a cylinder and one movably received and one Includes projection piston and a receiving element through which a fluid located in the area acted upon by the piston pressure can be removed and into which the projection of the piston can be inserted in the region of the piston end position. Furthermore, a pressure limiting device is provided according to the invention by means of which the pressure in the area pressurized by the piston can be limited.

Durch die Schaffung einer derartigen Druckbegrenzungsvorrichtung wird das Druckniveau während des Dämpfungsvorganges auf ein für die Bauteile der Kol ben-Zylinder-Einheit ertragbares Niveau begrenzt und auf diese Weise eine Schä digung der entsprechenden Bauteile wirksam verhindert. Durch das Abfangen von Druckspitzen liegt unabhängig von der Geschwindigkeit bzw. Position und Ausfüh rung des Kolbens stets eine definierte Bauteilbelastung vor.By creating such a pressure relief device, the Pressure level during the damping process to a for the components of the Kol ben-cylinder unit limits the tolerable level and in this way a shame Damage to the relevant components effectively prevented. By intercepting Pressure peaks are independent of the speed or position and execution piston always a defined component load.

Das Aufnahmeelement hat die Funktion, das Abfließen beispielsweise eines Hy drauliköls aus dem Kolbenraum zu bewirken und bei Eindringen des Vorsprungs des Kolbens eine entsprechende Dämpfung durch Drosselung des Abflusses und eine damit einhergehende Druckerhöhung des Mediums zu erzielen.The receiving element has the function of draining off a Hy, for example to cause draulic oil from the piston chamber and when the protrusion penetrates a corresponding damping of the piston by throttling the outflow and to achieve an associated increase in pressure of the medium.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Auf nahmeelement als ein im Boden des druckbeaufschlagten Bereichs angeordneter Ring ausgeführt. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß der Ring bei verminderter Wirksamkeit, beispielsweise durch Abnutzung, ausge tauscht werden kann.According to a preferred embodiment of the present invention, the up receiving element as a arranged in the bottom of the pressurized area Executed ring. Such an embodiment of the invention has the advantage that the ring with reduced effectiveness, for example due to wear, out can be exchanged.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des Kolbens an seinem zum Auf nahmeelement gerichteten Ende konisch zuläuft. Durch die Schaffung eines koni schen Bereiches kann eine gezielte Dämpfung der Kolbenbewegung in Abhängig keit von der Kolbenposition vorgegeben werden. Dabei hängt die Dämpfungswir kung vom Neigungswinkel des Konus ab. It is particularly advantageous if the projection of the piston opens up on it receiving element tapered end. By creating a koni specific damping of the piston movement in dependence speed from the piston position. The damping wire depends the angle of inclination of the cone.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung im Vorsprung des Kolbens angeordnet ist.In a further embodiment of the present invention it is provided that the Pressure limiting device is arranged in the projection of the piston.

Die Druckbegrenzungsvorrichtung kann ein federbelastetes Sicherheitsventil um fassen. Dabei kann ein herkömmliches Sicherheitsventil verwendet werden, das im Falle des Überschreitens des Druckes auf der Druckseite öffnet und somit den Ab fluß des unter Druck stehenden Fluids aus dem druckbeaufschlagten Bereich er möglicht, bis der Druck auf ein ertragbares Niveau abgesunken ist. Es sind nicht nur federbelastete Ventile, sondern auch beliebige andere Arten von Sicherheits ventilen einsetzbar.The pressure limiting device can be a spring-loaded safety valve grasp. A conventional safety valve can be used, which in the If the pressure on the pressure side is exceeded, the Ab opens flow of the pressurized fluid from the pressurized area possible until the pressure has dropped to an acceptable level. They are not only spring-loaded valves, but also any other type of safety valves can be used.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung sich im Vorsprung des Kolbens erstreckende Boh rungen umfaßt, die mit dem druckbeaufschlagten Bereich sowie mit dem Sicher heitsventil in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Falle des Ansteigens des Druckes im druckbeaufschlagten Bereich ein Abfluß des Fluids durch die Bohrungen des Vorsprungs des Kolbens und schließlich durch das Si cherheitsventil erfolgt. Dabei ist das Sicherheitsventil derart ausgelegt, daß es bei Übersteigen des am Ventil anliegenden Druckes eine Öffnung zum Abströmen des Fluids freigibt.In a further embodiment of the present invention it is provided that the Pressure limiting device Boh extending in the projection of the piston rungs includes that with the pressurized area as well as with the security connected to the safety valve. In this way it is achieved that in the case of An increase in the pressure in the pressurized area results in an outflow of the fluid through the bores of the projection of the piston and finally through the Si safety valve. The safety valve is designed so that it at If the pressure at the valve exceeds an opening for the outflow of the Releases fluids.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung auf einen vorgebbaren Maximaldruck einstellbar ist. Diese Einstellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Druckbegren zungsvorrichtung ein federbelastetes Sicherheitsventil umfaßt, dessen Feder bei spielsweise mittels einer Verstellvorrichtung auf unterschiedliche Werte vorge spannt werden kann. Durch eine derart bewirkte Veränderung des Federdrucks wird eine entsprechende Verstellung der Druckbegrenzungsvorrichtung erreicht, da der Fluiddruck zur Betätigung der Druckbegrenzungsvorrichtung zumindest den Federdruck aufweisen muß. In a further embodiment of the present invention it is provided that the Pressure limiting device is adjustable to a predetermined maximum pressure. This setting can be made, for example, by limiting the printing tion device comprises a spring-loaded safety valve, the spring at for example by means of an adjusting device to different values can be stretched. By changing the spring pressure in this way a corresponding adjustment of the pressure limiting device is achieved because the fluid pressure for actuating the pressure limiting device at least the Must have spring pressure.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des Kolbens sowie das Aufnah meelement austauschbar ausgeführt sind. Dadurch wird es zum einen möglich, be schädigte oder nicht mehr funktionsfähige Bauteile auszutauschen. Zum anderen besteht die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Ausführung des Vorsprungs und des Aufnahmeelementes das Einsetzen und den zeitlichen Verlauf des Dämp fungsvorganges den aktuellen Erfordernissen anzupassen.It is particularly advantageous if the projection of the piston and the receptacle are designed interchangeable. This makes it possible for one to be replace damaged or no longer functional components. On the other hand there is the possibility of choosing the design of the projection and of the receiving element, the insertion and the time course of the damper adaptation process to the current requirements.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgese hen, daß der Zylinder der Kolbenzylindereinheit als Lenkzylinder verwendet wird.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided hen that the cylinder of the piston-cylinder unit is used as a steering cylinder.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the present invention are based on a illustrated in the drawing embodiment illustrated. Show it:

Fig. 1, 2 Eine erfindungsgemäße Endlagendämpfung einer Kolben-Zylinder- Einheit im Längsschnitt mit unterschiedlich angeordneten Sicher heitsventilen. Fig. 1, 2 end position damping of a piston-cylinder unit according to the invention in longitudinal section with differently arranged safety valves.

Fig. 1 und 2 zeigen den Zylinder 10, in dem der Kolben 20 bewegbar aufgenommen ist. Der Kolben 20 weist an seiner gemäß Fig. 1 und 2 oben angeordneten Seite den Vorsprung 22 auf, der in seinem Endbereich konisch zuläuft. In der dargestell ten Position ist der Vorsprung 22 in dem als Ring 30 ausgeführten Aufnahmeele ment der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit aufgenommen. Der Ring 30 weist gegenüber dem Vorsprung 22 ein geringes Übermaß auf. Fig. 1 and 2 show the cylinder 10, in which the piston 20 is movably received. The piston 20 has on its upper side according to FIGS. 1 and 2 the projection 22 which tapers in its end region. In the depicted position, the projection 22 is received in the element 30 of the piston-cylinder unit according to the invention, which is designed as a ring 30 . The ring 30 has a slight oversize compared to the projection 22 .

Der Ring 30 ist am Boden des druckbeaufschlagten Bereichs 12 angeordnet und bewirkt das Abfließen eines Hydraulikmediums durch die sich im Ring 30 befindli che Öffnung 32. Während der Kolbenbewegung in den in Fig. 1 und 2 dargestellten Endbereich wird der Vorsprung 22 in den Ring 30 eingeführt, wodurch sich zwi schen Ring 30 und Vorsprung 22 ein Ringspalt ausbildet, durch den das sich im Bereich 12 befindliche Medium abfließt. Aufgrund der konischen Ausführung des Vorsprungs 22 wird bei weiterer gemäß Fig. 1 und 2 nach oben gerichteter Bewe gung des Kolbens 20 dieser Ringspalt verkleinert, wodurch sich der Strömungswi derstand erhöht und die gewünschte Dämpfungswirkung entsprechend verstärkt wird.The ring 30 is arranged at the bottom of the pressurized area 12 and causes a hydraulic medium to flow through the opening 32 located in the ring 30 . During the piston movement in the end region shown in FIGS. 1 and 2, the projection 22 is inserted into the ring 30 , whereby an annular gap is formed between the ring 30 and the projection 22 , through which the medium located in the region 12 flows off. Due to the conical design of the projection 22 , this annular gap is reduced in further upward movement of the piston 20 according to FIGS . 1 and 2, as a result of which the resistance to flow increases and the desired damping effect is correspondingly increased.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Druckbegrenzungsvor richtung 40 ein Sicherheitsventil 42, 42' sowie sich in dem Vorsprung 22 er streckende Bohrungen 44 auf. Dadurch wird erreicht, daß wenn der Druck im Bereich 12 über ein vorgebbares Maß steigt, ein Ablaufen des in diesem Bereich 12 befindli chen Mediums durch die Bohrung 44 und schließlich durch das Sicherheitsventil 42, 42' erfolgt, wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Das Sicher heitsventil 42, 42' wird geöffnet, wenn die durch das Medium verursachte Druck kraft die eingestellte Federkraft übersteigt. Sinkt der Druck im druckbeaufschlagten Bereich 12 auf das gewünschte Maß schließt das Sicherheitsventil 42, 42' und der durch die Pfeile angedeutete Abflußvorgang kommt zum Erliegen.According to the present embodiment, the Druckbegrenzungsvor direction 40 has a safety valve 42 , 42 'and in the projection 22 he extending bores 44 . It is thereby achieved that when the pressure in the area 12 rises above a predeterminable amount, the medium located in this area 12 runs out through the bore 44 and finally through the safety valve 42 , 42 ', as indicated by the arrows in FIG. 1 and 2 is indicated. The safety valve 42 , 42 'is opened when the pressure caused by the medium force exceeds the set spring force. If the pressure in the pressurized area 12 drops to the desired level, the safety valve 42 , 42 'closes and the drainage process indicated by the arrows comes to a standstill.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 steht das Sicherheitsventil druckseitig mit einer Bohrung 44 in Verbindung, die sich in axialer Richtung im Vorsprung 22 erstreckt. Nach dem Öffnen des Sicherheitsventils 42 erfolgt eine axiale Durch strömung des Sicherheitsventils 42. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt ein Sicherheitsventil 42', dessen druckseitige Öffnung mit einer sich quer im Vor sprung 22 erstreckenden Bohrung 44 in Verbindung steht. Das unter Druck stehen de Medium wird entsprechend in Querrichtung in das Sicherheitsventil 42' geführt und verläßt dieses durch eine Öffnung, die mit einer sich axial im Vorsprung 22 er streckenden Bohrung in Verbindung steht. Außer den in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen ist es auch möglich, das Sicherheitsventil 42, 42' in beliebigen ande ren Positionen, beispielsweise in einer Schrägeinbauform, vorzusehen.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the safety valve is connected on the pressure side to a bore 44 which extends in the projection 22 in the axial direction. After opening of the safety valve 42, there is an axial flow through the safety valve 42 . The embodiment of FIG. 2 shows a safety valve 42 ', the pressure-side opening with a transversely in the before 22 extending bore 44 is in communication. The pressurized de medium is accordingly guided in the transverse direction in the safety valve 42 'and leaves it through an opening which is connected to an axially extending in the projection 22 he bore. In addition to the arrangements shown in FIGS. 1 and 2, it is also possible to provide the safety valve 42 , 42 'in any other positions, for example in an oblique installation.

Die vorliegende Erfindung weist die Vorteile auf, daß die abfangbaren Druckspitzen nur eine minimale Temperaturabhängigkeit aufweisen und daß unabhängig von äußeren Einflüssen stets eine definierte, eine Beschädigung verhindernde Bauteil belastung vorliegt. Darüber hinaus liegt nur ein minimaler Toleranzeinfluß vor, so daß die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhältnismäßig einfach durchführbar ist. The present invention has the advantages that the interceptable pressure peaks have only minimal temperature dependence and that regardless of external influences always a defined component that prevents damage load is present. In addition, there is only a minimal influence of tolerance, so that the manufacture of the device according to the invention is relatively simple is feasible.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß bei Ausfall des Sicherheitsventils, bei spielsweise durch Undichtwerden, keine Beeinträchtigung der Funktion der Kolben- Zylinder-Einheit auftritt. Insbesondere können bei einer derartigen Störung keine sicherheitsgefährdenden Zustände auftreten, lediglich eine Verschlechterung der Dämpfungswirkung ist möglich.Another advantage results from the fact that if the safety valve fails, for example by leaking, no impairment of the function of the piston Cylinder unit occurs. In particular, in the case of such a fault, none security-threatening conditions occur, only a deterioration of the Damping effect is possible.

Claims

1. End position damping for a piston-cylinder unit
with a cylinder ( 10 ) and a piston ( 20 ) movably received therein and having a projection ( 22 ),
with a receiving element through which a fluid located in the area under pressure from the piston ( 12 ) can be removed and into which the projection ( 22 ) of the piston ( 20 ) can be inserted in the area of the piston end position
and with a pressure limiting device ( 40 ), by means of which the pressure in the area ( 12 ) pressurized by the piston ( 20 ) can be limited.

2. End position damping according to claim 1, characterized in that the receiving element is designed as a ring ( 30 ) arranged in the bottom of the pressurized area ( 12 ).

3. End position damping according to claim 1 or 2, characterized in that the projection ( 22 ) of the piston ( 20 ) tapers conically at its end directed towards the receiving element.

4. end position damping according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the pressure limiting device ( 40 ) in the projection ( 22 ) of the piston ( 20 ) is arranged.

5. End position damping according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the pressure limiting device ( 40 ) comprises a spring-loaded safety valve ( 42 , 42 ').

6. End position damping according to claim 4 and 5, characterized in that the pressure limiting device ( 40 ) in the projection ( 22 ) of the piston ( 20 ) it includes extending bores ( 44 ) with the pressurized area ( 12 ) and with the safety valve ( 42 , 42 ') are connected.

7. End position damping according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the pressure limiting device ( 40 ) is adjustable to a prescribable maximum pressure.

8. End position damping according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the projection ( 22 ) of the piston ( 20 ) and the recording element are designed to be exchangeable.

9. end position damping according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the cylinder ( 10 ) of the piston-cylinder unit is used as a Lenkzy cylinder.