DE2414787A1 - PISTON CYLINDER ARRANGEMENT - Google Patents
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Description
PATENTANWALT DIPL.-ING. GERHARD SCHWANPATENT Attorney DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN
BÜRO: 800Q MÜNCHEN 83 ■ ELFENSTRASSE 32OFFICE: 800Q MUNICH 83 ■ ELFENSTRASSE 32
72-MHI-53872-MHI-538
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EATON CORPORATION 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.AEATON CORPORATION 1OO Erieview Plaza, Cleveland, Ohio 44114, V.St.A
KolbenzylinderanordnungPiston cylinder assembly
Die Erfindung befaßt sich allgemein mit einer Kolbenzylinderanordnung und betrifft insbesondere eine Dichtung, die ein Anstoßen des Kolbens an einem der Zylinderköpfe verhindert.The invention is generally concerned with a piston cylinder assembly and more particularly relates to a seal that prevents the piston from hitting one of the cylinder heads.
Aus der US-PS 3 OO7 593 ist eine Vorrichtung zum Verhindern des · Umkippens von Hubwagen, Gabelstaplern oder dergleichen bekannt. Bei dieser Einrichtung werden die Arbeitsmitteldrücke auf gegenüberliegenden Seiten des Kolbens der Kolbenzylinderanordnung, mittels deren der Mast des Wagens geschwenkt wird, einem Ventil zugeführt. Das Ventil verhindert ein weiteres Verschwenken des Masts und ein' Hochfahren der Gabeln, wenn der Druck auf der einen Kolbenseite den Druck auf der anderen Kolbenseite um einen vorbestimmten Wert übersteigt. Die Differenz der Drücke auf den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens steht in unmittelbarer Beziehung zu der auf die Schub- oder Kolbenstange ausgeübten Kraft. Diese Kraft steht ihrerseits in unmittelbarer Beziehung zu dem Drehmoment, das den Wagen oder Stapler umzukippen sucht. V.'enn der Kolben anstößt, d. h. mit einem Zylinderkopf in Berührung kommt, wird die auf die Schubstange ausgeübte Kraft unmittelbar auf den Zylinderkopf und nicht mehr auf das Druckmittel übertragen. StößtFrom US-PS 3 OO7 593 a device for preventing the · Known overturning of lift trucks, forklifts or the like. With this device, the working medium pressures on opposite sides of the piston of the piston-cylinder arrangement, by means of which the mast of the car is pivoted, a valve fed. The valve prevents further pivoting of the mast and a 'raising of the forks when the pressure on one Piston side exceeds the pressure on the other side of the piston by a predetermined value. The difference in pressures on the opposite Sides of the piston is directly related to the force exerted on the push rod or piston rod. These In turn, force is directly related to the torque that tries to overturn the truck or forklift. V.'enn der Piston hits, d. H. comes into contact with a cylinder head, the force exerted on the push rod is directly applied to the Cylinder head and no longer transferred to the pressure medium. Bumps
FERNSPRECHER: O811/6Ol!oB · KABEt: ELECTOt^TENT MÜNCHENTELEPHONE: O811 / 6Ol! OB KABEt: ELECTOt ^ TENT MUNICH
der Kolben gegen den ZyIinderkcpf τη. steht infolgedessen die auf die Schubstange ausgeübte K'aFt nicht mehr mit der Druckdifferenz in Beziehung. Ein derartiges Anstoßen des Kolbens macht daher das Ventil unwirksam.the piston against the cylinder r kcp f τη. As a result, the K'a F t exerted on the push rod is no longer related to the pressure difference. Impacting the piston in this way therefore renders the valve inoperative.
Bekannte Kolbenzylindei~anordnungen arbeiten nicht in einer für den Einsatz bei einer Anordnung gemäß US-PS 3 OO7 593 befriedigenden Weise. Wie vorstehend erwähnt, stößt der Kolben einer herkömmlichen Kolbenzylinderanordnung an. Es wurden mit Dämpfung versehene Kolbenzylinderanordnungen entwickelt, um für eine gleichförmige Verzögerung und ein allmähliches Anhalten des Kolbens mit möglichst kleiner· Stoßkraft zwischen Kolben und Zylinderkopf am Ende des Hubes zu sorgen. Aber auch dabei kommt es zu einem Anstoßen, das für einen verläßlichen Betrieb des Ventils schädlich ist. Bei Kolbenzylinderanordnungen, die mit externen Anschlägen ausgestattet sind, wird zwar eine Berührung zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf vermieden. Die auf die Schubstange wirkende Kraft wird jedoch über den externen Anschlag auf den Zylinder und nicht auf das Druckmittel übertragen, so daß auch in. diesem Falle das Ventil unter bestimmten Arbeitsbedingungen nicht richtig anspreche"Known piston-cylinder arrangements do not work in one for the use in an arrangement according to US Pat. No. 3 OO7 593 is satisfactory Way. As mentioned above, the piston of a conventional piston-cylinder assembly abuts. It were with cushioning provided piston-cylinder assemblies designed for smooth deceleration and gradual stopping of the piston with the smallest possible impact force between piston and cylinder head at the end of the stroke. But even in this case there is an impact that is essential for reliable operation of the valve is harmful. In the case of piston-cylinder arrangements that are equipped with external stops, there is a contact between the piston and the cylinder head avoided. However, the force acting on the push rod is increased via the external stop the cylinder and not transferred to the pressure medium, so that also in this case the valve under certain working conditions not addressing properly "
Eine Kolbenzylinderanordnung, bei der das Anstoßen des Kolbens und der darauf zurückzuführende Druckverlust vermieden sind, ist Gegenstand der älteren Anmeldung P 23 6O 089.7. Bei dieser Anordnung ist eine Dichtung vorgesehen, die einen Durchlaß verschließt und damit den Austritt von Druckmittel aus dem ZylinderA piston-cylinder arrangement that avoids the piston hitting the piston and the resulting pressure loss, is the subject of the earlier application P 23 6O 089.7. At this Arrangement, a seal is provided which closes a passage and thus the exit of pressure medium from the cylinder
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verhindert, wenn sich der Kolben dem Zylinderkopf nähert. Zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf wi>~d auf diese Weise eine gewisse Druckmittelmenge eingeschlossen. Der in dem eingeschlossenen Druckmittel herrschende D'-'-.ck hängt von def auf die Schubstange ausgeübten Kraft ab. Es können jedoch unter bestimmten Arbeitsbedingungen oder hoher Beanspruchung Dichtprobleme auftreten .prevents when the piston approaches the cylinder head. A certain amount of pressure medium enclosed between the piston and the cylinder head wi> ~ d o f this way. The D '-'. Ck prevailing in the enclosed pressure medium depends on the force exerted on the push rod. However, sealing problems can occur under certain working conditions or under high stress.
Mit der Erfindung soll eine nicht anstoßende Koibenzylinderanordnung mit einer verbesserten Dichtung geschaffen werden, die in wirksamer Weise verhindert, daß Druckmittel den Zylinder über eine bestimmte Öffnung verläßt, wenn der Kolben in einem vorbestimmten Abstand von dem ZyIinde^kopf steht, Die Dichtung soll gegenüber einer unerwünschten Verlagerung während der Kolbenbewegung oder infolge der innerhalb des Zylinders herrschenden Druckunterschiede extrem widerstandsfähig sein.The aim of the invention is to provide a non-abutting Koibenzylinder arrangement can be provided with an improved seal which effectively prevents pressure medium from passing through the cylinder leaves a certain opening when the piston is in a predetermined Distance from the cylinder head, the seal should against undesired displacement during the piston movement or be extremely resistant due to the pressure differences within the cylinder.
Erfindungsgemäß wird die Schubstange der Kolbenzylinderanordnung von einem ringförmigen nachgiebigen Bauteil umfaßt, das einen ringförmigen, radial nach innen reichenden und innerhalb einer außen liegenden Ringnut der Schubstange sitzenden Ansatz sowie ein Ende aufweist, das einen von de!" Schubstange und dem Zylinderkopf begrenzten ringförmigen Durchlaß umfaßt und abdichtetAccording to the invention, the push rod of the piston-cylinder arrangement comprised of an annular resilient member having an annular, radially inwardly extending and within a outer ring groove of the push rod seated approach as well has one end that is one of the pushrod and the cylinder head limited annular passage includes and seals
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Kolben mit einer becherförmigen Öffnung versehen und sitzt das ringförmige nachgiebige Bauteil im wesentlichen innerhalb dieser Öffnung, wobeiIn a further embodiment of the invention, the piston is with a cup-shaped opening provided and sits the annular resilient Component essentially within this opening, wherein
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sein Ende über die Stirnseite des Kolbens in Richtung auf den !"ingfdornigen Durchlaß versteht.its end over the face of the piston in the direction of the understands the thorny passage.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der beiliegenden Zeichnung zeigt die einzige Figur einen Längsschnitt einer nicht anstoßenden Kolbenzylinderanordnung nach der Erfindung.The invention is shown below on the basis of a preferred exemplary embodiment explained in more detail. In the accompanying drawing, the single figure shows a longitudinal section of a non-abutting one Piston-cylinder arrangement according to the invention.
Die insgesamt mit 10 bezeichnete Kolbenzylinderanordnung weist einen Zylinder 12 mit einem <~mgförmigen Gehäuseteil 14 auf, das einen Raum 16 begrenzt» Das Gehäuseteil 14 wird in bekannter Weise durch zwei Zylinderköpfe 18 und 2O abgeschlossen. Ein Kolben 22 steht in Gleiteingriff mit der den Zylinderraum begrenzenden Oberfläche des Gehäuseteils 14 und unterteilt den Raum 16 in zwei Kammern 24 und 26. Ringförmige nachgiebige Dichtungen 28 bekannter Ausführung stehen mit dem Kolben 22 in Eingriff und verhindern, daß Druckmittel zwischen den Kammern 24 und 26 übertritt. Eine mit dem Gehäuseteil 14 axial ausgerichtete, im wesentlichen zylindrische Schubstange 30 steht durch den Zylinderkopf 18 hindurch aus dem Zylinder 12 heraus. Die Schubstange 3O weist eine Schulter 32 auf, die gegen eine mit dem Kolben 22 in Berührung stehende Scheibe 33 anliegt. Eine Mutter 34 ist auf die Schubstange 30 aufgeschraubt und hält die Schubstange und den Kolben auf bekannte Weise zusammen. Mehrere ringförmige nachgie-The generally designated 10 piston-cylinder arrangement comprises a cylinder 12 with a <~ mg f örmigen housing part 14 'a space 16 bounded The housing part 14 is completed in known manner by two cylinder heads 18 and 2O. A piston 22 is in sliding engagement with the surface of the housing part 14 delimiting the cylinder space and divides the space 16 into two chambers 24 and 26. Annular resilient seals 28 of known design are in engagement with the piston 22 and prevent pressure medium from flowing between the chambers 24 and 26 crosses. A substantially cylindrical push rod 30 axially aligned with the housing part 14 protrudes through the cylinder head 18 from the cylinder 12. The push rod 30 has a shoulder 32 which rests against a disk 33 which is in contact with the piston 22. A nut 34 is screwed onto the push rod 30 and holds the push rod and piston together in a known manner. Several ring-shaped resilient
bige Dichtungen 36 bekannter Ausführungsform sind im Zylinderkopf 18 angeordnet und umfassen die Schubstange 30. Die Dichtungen 36 verhindern, daß Druckmittel aus der Kammer 24 um die Schub-Big seals 36 of known embodiment are in the cylinder head 18 arranged and include the push rod 30. The seals 36 prevent pressure medium from the chamber 24 to the push
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stange 30 herum austritt. Ein Abstreifer 37 ist vorgesehen, um beim Einfahren der Schubstange 3O Schmutz abzustreifen.rod 30 exits around. A scraper 37 is provided to Remove dirt when retracting the push rod 3O.
Eine ringförmige Platte 38 ist am Zylinderkopf 18 mittels mehrerer Schrauben 40 befestigt, von denen nur eine gezeigt, ist und die in Umfangsrichtung um die Schubstange 30 herum verteilt sind. Eine Öffnung 42 in der Platte 38 begrenzt einen ringförmigen Durchlaß zwischen der Schubstange 30 und de'- Platte 38, der mit der Kammer 24 und einem Ringraum 44 im Zylinderkopf 18 in Verbindung steht. Ein Durchlaß 46 wird benutzt, um Druckmittel in die Kammer 24 einzubringen bzw. Druckmittel aus dieser Kammer austreten zu lassen. Ringförmige nachgiebige Dichtungen 48 befinden sich zwischen der Platte 38 und dem Zylinderkopf 18, um den Durchtritt von Druckmittel zwischen diesen beiden Bauteilen zu verhindern. Der Zylinderkopf 18 ist mit einem Meßkanal 50 versehen, der mit der Kammer 24 und dem Raum außerhalb des Zylinders 12 in Verbindung steht. Der Meßkanal 50 ist so angeordnet, daß seine Verbindung mit der Kammer 24 stets aufrechterhalten bleibt. Ein Kanal 52 und ein Meßkanal 54 sind im. Zylinderkopf 20 ausgebildet. Die Kanäle 52, 54 stehen mit dem Raum außerhalb des Zylinders 12 und der Kammer 26 in Verbindung. Über den Kanal 52 wird Druckmittel in die Kammer 26 eingeleitet bzw, aus dieser Kammer abgeführt. Der Meßkanal 54 sitzt so, daß seine Verbindung mit der Kammer 26 dauernd aufrechterhalten bleibt.An annular plate 38 is attached to the cylinder head 18 by means of several Screws 40 attached, only one of which is shown, and which are distributed around the push rod 30 in the circumferential direction. An opening 42 in the plate 38 defines an annular one Passage between the push rod 30 and de'- plate 38, which with the chamber 24 and an annular space 44 in the cylinder head 18 in connection stands. A passage 46 is used to introduce pressure medium into the chamber 24 and to exit pressure medium from this chamber allow. Annular compliant seals 48 are located between plate 38 and cylinder head 18 to provide passage to prevent pressure medium between these two components. The cylinder head 18 is provided with a measuring channel 50, the with the chamber 24 and the space outside the cylinder 12 in communication stands. The measuring channel 50 is arranged so that its connection with the chamber 24 is always maintained. One channel 52 and a measuring channel 54 are in. Cylinder head 20 formed. The channels 52, 54 are connected to the space outside the cylinder 12 and the chamber 26 in communication. Pressure medium is supplied via the channel 52 introduced into the chamber 26 or discharged from this chamber. The measuring channel 54 is seated in such a way that its connection with the chamber 26 is permanently maintained.
Bei einem typischen Anwendungsfall entsprechend Figur 3 der US-PS 3 0G7 593 würden die Meßkanäle 50 und 54 an die dort vorhandenenIn a typical application according to FIG. 3 of the US-PS 3 0G7 593 would transfer the measuring channels 50 and 54 to the ones available there
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Leitungen 15 und 4 angeschlossen, wählend der Durchlaß 46 und der Kanal 52 mit den Leitungen 17 und 4 verbunden würden.Lines 15 and 4 connected, selecting the passage 46 and the channel 52 would be connected to lines 17 and 4.
Der Kolben 22 weist eine ringförmige Ausnehmung 56 auf, die von der Außenfläche eines Kegelstumpfs begrenzt wird» Die Ausnehmung 56 sitzt konzentrisch zur Schubstange 3O; ihr Querschnitt vergrößert sich in der Zeichnung von links nach rechts. Am linken Ende der Ausnehmung 56 befindet sich eine vom Kolben 22 gebildete zylindrische Fläche 58. Neben der Fläche 58 sitzt eine Ringnut 6O, die in der Schubstange 30 ausgebildet ist. Die Ringnut 60 liegt radial nach innen in Abstand von der Fläche 58 in Richtung auf die Achse der Schubstange 30. Der Durchmesser der Innenfläche der Ringnut 6O ist kleiner als der Außendurchmesser der Schubstange. Das innen liegende Ende 64 einer nachgiebigen Dichtung 62 bildet einen ringförmigen, radial nach innen gerichteten Ansatz, der innerhalb der Ringnut 6O sitzt. Das äußere Ende 66 der Dichtung 62 steht von der Stirnseite 68 des Kolbens weg nach außen in die Kammer 24 vor. Der Außendurchmesser des äußeren Endes 66 der Dichtung 62 ist größer als der Außendurchmesser der Öffnung 42, so daß die Dichtung 62 die Öffnung 42 umfassen kann.The piston 22 has an annular recess 56, which of the outer surface of a truncated cone is limited »The recess 56 sits concentrically to the push rod 3O; their cross-section enlarged in the drawing from left to right. At the left end of the recess 56 there is one formed by the piston 22 cylindrical surface 58. Next to surface 58 there is an annular groove 6O, which is formed in the push rod 30. The ring groove 60 is spaced radially inward from surface 58 toward the axis of push rod 30. The diameter of the inner surface the annular groove 6O is smaller than the outer diameter of the push rod. The inboard end 64 of a compliant seal 62 forms an annular, radially inwardly directed projection which sits within the annular groove 6O. The outer end 66 the seal 62 projects outwardly from the end face 68 of the piston into the chamber 24. The outside diameter of the outer end 66 of the seal 62 is larger than the outer diameter of the opening 42, so that the seal 62 can encompass the opening 42.
Soll der Kolben 22 in der Zeichnung von rechts nach links verschoben werden, wird Druckmittel in den Durchlaß 46 eingeleitet und über den Kanal 52 abgezogen. Soll sich dagegen der Kolben 22 von links nach rechts bewegen,wird der Druckmittelstrom umgekehrt, d. h, Druckmittel wird in den Kanal 52 eingeleitet und strömt über den Durchlaß 46 ab» Der Druckmittelstrom über die MeßkanäleShould the piston 22 be moved from right to left in the drawing pressure medium is introduced into the passage 46 and withdrawn via the channel 52. If, on the other hand, the piston 22 is to move from move left to right, the pressure medium flow is reversed, d. h, pressure medium is introduced into the channel 52 and flows out via the passage 46. The pressure medium flow via the measuring channels
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5O und 54 kann für alle praktischen Zwecke als Null angenommen werden. Die Meßkanäle 5O und 54 haben in erster Linie den Zweck, an eine druckempfindliche Einrichtung den in den Kammern 24 und 26 herrschenden Arbeitsmitteldruck zu übertragen. Bewegt sich der Kolben in der Zeichnung nach rechts, erreicht er eine Stellung, in der das äußere Ende 66 mit der Oberfläche 7O der Platte 38 in Berührung kommt. Dadurch wird der ringförmige Durchlaß 42 abgedichtet, so daß kein Druckmittel mehr aus der Kammer 24 abströmen kann. Eine weitere Verstellung des Kolbens 22 nach rechts führt zu einem Anstieg des Arbeitsmitteldrucks in der Kammer 24. Die Dichtung 62 kann bei einer Verstellung des Kolbens 22 nach rechts nachgeben; sie wird dabei so verformt, daß sie sich schließlich mindestens teilweise an die Wand der Ausnehmung 56 anlegt. Wegen des über die Stirnseite 68 des Kolbens in Richtung auf den Zylinderkopf 18 vorstehenden Materials der Dichtung 62 kommt jedoch die Stirnseite 68 zu keinem Zeitpunkt mit der Oberfläche 7O der Platte 38 in Berührung. Nachdem sich die Dichtung 62 mindestens teilweise an die Wand der Ausnehmung 56 angelegt hat, wird der restliche über die Stirnseite 68 vorstehende Teil der Dichtung 62 zwischen der Stirnseite 68 und der Oberfläche um einen geringfügigen Betrag zusammengepreßt.5O and 54 can be taken as zero for all practical purposes will. The measuring channels 50 and 54 primarily have the purpose of a pressure-sensitive device in the chambers 24 and 26 to transmit the prevailing working medium pressure. If the piston moves to the right in the drawing, it reaches a position in which the outer end 66 meets the surface 7O of the plate 38 comes into contact. This creates the annular passage 42 sealed so that no pressure medium flows out of the chamber 24 can. A further adjustment of the piston 22 to the right leads to an increase in the working medium pressure in the chamber 24. The seal 62 can yield when the piston 22 is displaced to the right; it is so deformed that it is finally at least partially rests against the wall of the recess 56. Because of the face 68 of the piston in the direction However, the end face 68 does not come with the surface at any time 7O of the plate 38 in contact. After the seal 62 has at least partially placed against the wall of the recess 56, the remaining part protruding beyond the end face 68 becomes of the seal 62 between the face 68 and the surface compressed by a negligible amount.
Während des Verschließens der Öffnung 42 wirkt die Kraft des in der Kammer 24 befindlichen Druckmittels auf die Außenfläche der Dichtung 62 ein. Dadurch wird die Dichtung 62 radial nach innen in Richtung auf die Achse der Schubstange gedrückt und wird der Ansatz am inneren Ende 64 der Dichtung 62 in die Ringnut 6O ge-During the closing of the opening 42, the force of the in acts the chamber 24 located pressure medium on the outer surface of the Seal 62 a. This moves the seal 62 radially inward pressed in the direction of the axis of the push rod and becomes the Approach at the inner end 64 of the seal 62 into the annular groove 6O
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preßt. Diese nach innen gerichtete Verlagerung des Ansatzes am Ende 64 hat zur Folge, daß die Schubstange 30 von der Dichtung 62 noch fester umschlossen wird; entsprechend wird die Dichtung 62 gegenüber der Schubstange und dem Kolben mit erhöhter Sicherheit festgelegt.presses. This inward shift in approach on End 64 has the consequence that the push rod 30 from the seal 62 is enclosed even more tightly; accordingly becomes the seal 62 compared to the push rod and the piston with increased safety set.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OHJ | Non-payment of the annual fee |