DE29722396U1

DE29722396U1 - Hydraulic cylinder

Info

Publication number: DE29722396U1
Application number: DE29722396U
Authority: DE
Original assignee: Wilhelm Karmann GmbH
Current assignee: Wilhelm Karmann GmbH
Priority date: 1997-12-18
Filing date: 1997-12-18
Publication date: 1998-10-22
Anticipated expiration: 2007-12-19

Description

HydraulikzylinderHydraulic cylinder

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikzylinder mit einer Kolbenstange und Mitteln zur Erfassung deren Ausfahrzustands nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a hydraulic cylinder with a piston rod and means for detecting its extended state according to the preamble of claim 1.

Bekannte Hydraulikzylinder dieser Art weisen ein Zylindergehäuse auf, in dem beispielsweise als Abtastelemente vorgesehene Schleifkontakte oder induktiv und berührungsfrei arbeitende Erfassungsmittel angeordnet sind, die den vollständig aus- oder eingefahrenen Zustand der Kolbenstange detektieren und ein entsprechendes Signal bei Erreichen dieses Extremzustandes weitergeben. Derartige Signale werden zur Steuerung weiterer Antriebselemente, beispielsweise weiterer Hydraulikzylinder, in einem komplexen Ablauf verwendet. Die Ansteuerung weiterer Antriebselemente kann dabei erst durch das Erreichen eines Extremzustandes der Kolbenstange des Hydraulikzylinders bewirkt werden.Known hydraulic cylinders of this type have a cylinder housing in which, for example, sliding contacts provided as scanning elements or inductive and contact-free detection means are arranged, which detect the fully extended or retracted state of the piston rod and pass on a corresponding signal when this extreme state is reached. Such signals are used to control other drive elements, for example other hydraulic cylinders, in a complex process. The control of other drive elements can only be effected when an extreme state of the piston rod of the hydraulic cylinder is reached.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Ablauf von durch die Auslenkung der Kolbenstange von Hydraulikzylindern gesteuerten Abläufen zu verbessern. The invention is based on the problem of improving the sequence of processes controlled by the deflection of the piston rod of hydraulic cylinders.

Die Erfindung löst dieses Problem mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 6 verwiesen.The invention solves this problem with the features of claim 1. Regarding further advantageous embodiments, reference is made to claims 2 to 6.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung eines Hydraulikzylinders, der einen mit der Kolbenstange bewegten und entlang seiner Bewegungsrichtung mit Betätigungsmarkierungen versehenen Signalgeber aufweist, ist eine Ansteuerung eines Meßwertaufnehmers bei verschiedenen Ausfahrzuständen der Kolbenstange möglich. Es muß nicht ein Extremzustand detektiert werden, sondern je nach Anordnung der Betätigungsmarkierungen des Signalgebers kann an einer beliebigen Stelle des Aus- oder Einfahrens der Kolbenstange ein Steuersignal an weiterführende Antriebselemente abgegeben werden, wodurch beispielsweise das automatisierte Öffnen eines von mehreren Hydraulikzylindern betätigten Fahrzeugsverdecks hinsichtlich seines Ablaufs optimiert werden kann. Während der Bewegung einer ersten Hydraulikzylindereinheit kann bei Erreichen einer das Signal auslösenden Ausfahrstellung der Kolbenstange bereits eine weitere Zylindereinheit angesteuert werden, ohne daß der vollständige Bewegungsablauf der ersten Zylindereinheit abgewartet werden müßte. So kann beispielsweise während des Hochschwenkens eines hinteren Rahmenteils eines Cabriolet-Verdecks bereits der Verdeckkastendeckel öffnen, ohne daß die Gefahr einer Kollision zwischen dem Verdeck und dem Verdeckkastendeckel bestünde und ohne daß das vollständige Hochschwenken des Rahmenteils abgewartet werden müßte.The inventive design of a hydraulic cylinder, which has a signal transmitter that moves with the piston rod and is provided with actuation markings along its direction of movement, makes it possible to control a measuring sensor in different extension states of the piston rod. An extreme state does not have to be detected, but rather, depending on the arrangement of the actuation markings of the signal transmitter, a control signal can be sent to further drive elements at any point during the extension or retraction of the piston rod, whereby, for example, the automated opening of a vehicle roof operated by several hydraulic cylinders can be optimized in terms of its sequence. During the movement of a first hydraulic cylinder unit, when the piston rod reaches an extension position that triggers the signal, another cylinder unit can already be controlled without having to wait for the complete movement sequence of the first cylinder unit. For example, while the rear frame part of a convertible top is being swung up, the top compartment lid can already be opened, without there being a risk of a collision between the top and the top compartment lid and without having to wait until the frame part has been swung up completely.

Mechanisch besonders einfach ist der Signalgeber parallel zur Kolbenstange und extern ausgebildet und betätigt einen oder mehrere mechanische Schalter als Meßwertaufnehmer. Wenn der Signalgeber eine mit mehreren gegeneinander parallel versetzten Abschnitten ausgestattete Kulisse aufweist, so kannMechanically, the signal generator is particularly simple and is designed parallel to the piston rod and externally and operates one or more mechanical switches as a measuring sensor. If the signal generator has a gate equipped with several parallel sections,

ein Meßwertaufnehmer, beispielsweise in Gestalt einer Lichtschranke oder eines mechanischen Kippschalters, mehrere Ausfahrzustände des Hydraulikzylinders abfragen und dadurch verschiedene Steuersignale an weiterführende Antriebseinheiten abgeben. Beispielsweise kann sowohl ein Antrieb zum Öffnen einer Verdeckklappe als auch eine weitere Hydraulikzylindereinheit zur Bewirkung eines Verdeckschwenkens durch einen in verschiedenen Stellungen der Kulisse bewegten Kippschalter angesteuert werden. Sowohl der die Kulisse umfassende Signalgeber als auch eine den Zylinder umgreifende Manschette können insgesamt aus einem Kunststoff hergestellt werden, so daß die gesamte Abfrageeinheit ein sehr geringes Gewicht aufweist.a sensor, for example in the form of a light barrier or a mechanical toggle switch, can query several extension states of the hydraulic cylinder and thereby send various control signals to further drive units. For example, both a drive for opening a convertible top flap and another hydraulic cylinder unit for pivoting the convertible top can be controlled by a toggle switch moved in various positions of the gate. Both the signal transmitter surrounding the gate and a sleeve surrounding the cylinder can be made entirely from plastic, so that the entire query unit is very lightweight.

Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.Further advantages and details emerge from an embodiment of the subject matter of the invention shown in the drawing.

In der Zeichnung zeigen:In the drawing show:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Hydraulikzylinder in teilweiseFig. 1 a hydraulic cylinder according to the invention in partial

schnittbildlicher Seitenansicht,sectional side view,

Fig. 2 Einzelheit Il aus Fig. 1,Fig. 2 Detail II from Fig. 1,

Fig. 3 den Hydraulikzylinder nach Fig. 1 in teilweise aufgeschnittenerFig. 3 the hydraulic cylinder according to Fig. 1 in partially cutaway

Draufsicht,Top view,

Fig. 4 die Einzelheit IV in Fig. 3 in eingefahrener Stellung der Kolbenstange Fig. 4 the detail IV in Fig. 3 in the retracted position of the piston rod

Fig. 5 die Einzelheit IV in Fig. 3 in ausgefahrener Stellung der Kolbenstange,Fig. 5 the detail IV in Fig. 3 in extended position of the piston rod,

Fig. 6 den als Schalter ausgebildeten Meßwertaufnehmer in derFig. 6 the sensor designed as a switch in the

Stellung nach Fig. 4,Position according to Fig. 4,

Fig. 7 - Fig. 9 den Signalgeber zur Betätigung des Schalters in verschiedenen Stellungen,Fig. 7 - Fig. 9 the signal generator for operating the switch in different positions,

Fig. 10 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1 des Signalgebers ohne denFig. 10 is a similar view to Fig. 1 of the signal generator without the

umgriffenen Hydraulikzylinder,encompassed hydraulic cylinder,

Fig. 11 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 des Signalgebers ohne denFig. 11 a similar view as Fig. 3 of the signal generator without the

umgriffenen Hydraulikzylinder,encompassed hydraulic cylinder,

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII - XII in Fig. 10 undFig. 12 a section along the line XII - XII in Fig. 10 and

Fig. 13 einen Schnitt entlang der Linie XIII-XIII in Fig. 11.Fig. 13 is a section along the line XIII-XIII in Fig. 11.

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder 1 weist ein Zylindergehäuse 2 und eine darin beweglich geführte Kolbenstange 3 auf. Mit der Kolbenstange 3 beweglich ist ein Signalgeber 4, der an einer Befestigung 5 ortsfest an der Kolbenstange 3 festgelegt ist. Der Signalgeber 4 ist außerhalb des Zylindergehäuses 2 angeordnet und weist eine zu diesem parallele axiale Erstreckung auf. Zudem umfaßt der Signalgeber 4 eine Kulisse 6, die mehrere - im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei - in ihrer Bewegungsrichtung 7 sich geradlinig erstreckende und parallel gegeneinander versetzte Abschnitte 6a, 6b und 6c aufweist. Dem Hydraulikzylinder 1 ist ein Meßwertaufnehmer 9 zugeordnet, der durch die über den Signalgeber 4 mit der Kolbenstange bewegte Kulisse 6 betätigbar ist. Der Meßwertaufnehmer 9 ist als Kippschalter ausge-The hydraulic cylinder 1 according to the invention has a cylinder housing 2 and a piston rod 3 movably guided therein. A signal transmitter 4 is movable with the piston rod 3 and is fixed to the piston rod 3 by a fastening 5. The signal transmitter 4 is arranged outside the cylinder housing 2 and has an axial extension parallel to it. In addition, the signal transmitter 4 comprises a guide 6 which has several - in the present embodiment three - sections 6a, 6b and 6c which extend in a straight line in their direction of movement 7 and are offset parallel to one another. The hydraulic cylinder 1 is assigned a measuring sensor 9 which can be actuated by the guide 6 which is moved with the piston rod via the signal transmitter 4. The measuring sensor 9 is designed as a toggle switch.

bildet und weist eine schwenkbaren Ausleger 9 auf, der in verschiedene Stellungen verschwenkbar ist und einen elektrischen Schalter 8 betätigt.and has a pivotable boom 9 which can be pivoted into different positions and actuates an electrical switch 8.

Die von dem Ausleger 9 des elektrischen Schalters 8 eingenommene Stellung richtet sich nach der Lage der Kulisse 6, so daß das vom Schalter 8 über elektrische Anschlüsse 10 abgegebene Signal abhängig ist vom Ausfahrzustand der Kolbenstange 3 in dem Zylindergehäuse 2.The position assumed by the arm 9 of the electrical switch 8 depends on the position of the gate 6, so that the signal emitted by the switch 8 via electrical connections 10 depends on the extended state of the piston rod 3 in the cylinder housing 2.

Der schwenkbare Ausleger 9 des Schalters 8 kann entweder direkt in der Kulisse 6 geführt sein, oder die Kulisse 6 betätigt einen Schwenkhebel 11, der an seinem freien Ende einen den Ausleger 9 umgreifenden Schwenkkopf 12 aufweist. Durch Führung des Schwenkhebels 11 in der Kulisse 6 wird der Schwenkkopf 12 seitwärts zwischen den in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Extrempositionen verschwenkt, wobei der Ausleger 9 des Schalters 8 mitverschwenkt wird und der Schalter 8 ein entsprechendes Signal abgibt.The pivotable arm 9 of the switch 8 can either be guided directly in the gate 6, or the gate 6 actuates a pivot lever 11, which has a pivot head 12 at its free end that encompasses the arm 9. By guiding the pivot lever 11 in the gate 6, the pivot head 12 is pivoted sideways between the extreme positions shown in Fig. 4 and Fig. 5, whereby the arm 9 of the switch 8 is pivoted along with it and the switch 8 emits a corresponding signal.

In Fig. 1 ist der Hydraulikzylinder 1 in der eingefahrenen Position gezeigt, in der der Ausleger 9 in der nach links verschwenkten Extremposition gehalten ist. Hierfür greift ein Führungszapfen 13, der mit dem Schwenkhebel 11 verbunden ist, in die Kulisse 6 ein und wird in dieser geführt. Während der Führung des Führungszapfens 13 im Bereich 6c der Kulisse 6 befindet sich der Führungszapfen 13 in einer linksseitigen Extremposition, entsprechend ist der Ausleger 9 des Schalters 8 nach links verschwenkt, wie auch in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Der Schwenkhebel 11 ist um eine oberseitige Schwenkachse 14 schwenkbar und kann daher bei Eintritt des Führungszapfens 13 in den mittleren Bereich 6b der Kulisse 6 so weit verschwenkt werden, daß das vordere Ende 12 in eine mittlere Stellung verbracht wird (Fig. 8),wobei der Schalterausleger 9 in eine mittlere Stellung geführt wird. Beim weiteren Ein-In Fig. 1, the hydraulic cylinder 1 is shown in the retracted position, in which the boom 9 is held in the extreme position pivoted to the left. For this purpose, a guide pin 13, which is connected to the pivot lever 11, engages in the link 6 and is guided in it. While the guide pin 13 is guided in the area 6c of the link 6, the guide pin 13 is in an extreme position on the left, and the boom 9 of the switch 8 is pivoted to the left accordingly, as is also shown in Figures 3 and 4. The pivot lever 11 can be pivoted about a top-side pivot axis 14 and can therefore be pivoted so far when the guide pin 13 enters the middle area 6b of the link 6 that the front end 12 is brought into a middle position (Fig. 8), whereby the switch boom 9 is guided into a middle position. When further retracted

fahren der Kolbenstange 3 in das Zylindergehäuse 2 (Fig. 5, Fig. 9) tritt der Führungszapfen 13 in den Bereich 6c der Kulisse 6 ein, so daß der Ausleger in eine rechtsseitige Extremlage gemäß Fig. 5 überführt wird. Über die Auslenkung des Schalterkopfes 9 wird daher der Einfahrzustand der Kolbenstange 3 gegenüber dem Zylindergehäuse 2 detektiert, der Schalterkopf 9 dient als Meßwertaufnehmer, die Kulissenführung 6 als Signalgeber für die Längenveränderung.When the piston rod 3 moves into the cylinder housing 2 (Fig. 5, Fig. 9), the guide pin 13 enters the area 6c of the guide 6, so that the boom is transferred to an extreme position on the right-hand side as shown in Fig. 5. The deflection of the switch head 9 therefore detects the retraction state of the piston rod 3 relative to the cylinder housing 2, the switch head 9 serves as a measurement sensor, the guide 6 as a signal generator for the change in length.

Die Bereiche 6a, 6b und 6c können unterschiedlich lang ausgebildet sein, so daß sich die als Betätigungsmarkierungen wirkenden Stufen 16 und 17 zwischen diesen Bereichen der Kulisse 6 an die jeweiligen Bedürfnisse anpassen lassen. Beispielsweise kann vorgesehen sein, den Umschaltpunkt 16 nahe einem Endbereich anzuordnen, um damit nahe dem vollständig ausgefahrenen Zustand der Kolbenstange eine Signaländerung zu bewirken, beispielsweise um unmittelbar nach Anheben des vorderen Verdeckrandes eine Öffnung der Seitenscheiben anzusteuern. Der andere Umschaltpunkt 17 kann beispielsweise in der Mitte der Kulisse 6 liegen, um hierdurch einen gewissen Hubweg abzuwarten, bevor über ein weiteres Signal weitere Hydraulikzylinder betätigt werden, die beispielsweise den Verdeckkastendeckel öffnen oder eine weitere Faltung eines Cabriolet-Verdecks vornehmen.The areas 6a, 6b and 6c can be designed to be of different lengths so that the steps 16 and 17 acting as actuation markings between these areas of the gate 6 can be adapted to the respective requirements. For example, it can be provided to arrange the switching point 16 near an end area in order to cause a signal change near the fully extended state of the piston rod, for example in order to control the opening of the side windows immediately after the front edge of the top is raised. The other switching point 17 can, for example, be in the middle of the gate 6 in order to wait for a certain stroke before another signal is used to actuate further hydraulic cylinders which, for example, open the top compartment lid or further fold a convertible top.

Als Meßwertaufnehmer kommen auch kontaktlose Elemente in Frage, beispielsweise Lichtschranken, die je nach Stellung der Kulisse 6 unterschiedliche Fotodioden belichten, um hierdurch den Ausfahrzustand der Kolbenstange 3 zu detektieren.Contactless elements can also be used as measuring sensors, for example light barriers that illuminate different photodiodes depending on the position of the gate 6 in order to detect the extended state of the piston rod 3.

Anstelle der Kulisse 6 kommen auch andere Signalgeber in Frage, beispielsweise stangenförmige Körper, die als Betätigungsmarkierungen mehrere Ab-Instead of the gate 6, other signaling devices can also be used, for example rod-shaped bodies that have several sections as actuation markings.

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stufungen aufweisen, wobei an jeder Abstufung ein Schalter bewegt werden kann. Die Anzahl der Abstufungen bzw. Schaltstellen 16,17 einer Kulisse 6 ist variabel und abhängig von der Zahl der weiteren anzusteuernden Antriebselemente. So kann eine einzelne Schaltstufe ausreichen, wenn nur ein Ausgangssignal erwünscht ist, auch können drei oder mehr Schaltstufen verschiedene Ausgangssignale weitergeben, die dann verschiedene Antriebselemente ansteuern.have gradations, whereby a switch can be moved at each gradation. The number of gradations or switching points 16,17 of a gate 6 is variable and depends on the number of other drive elements to be controlled. For example, a single switching stage can be sufficient if only one output signal is desired, and three or more switching stages can also pass on different output signals, which then control different drive elements.

Ein derartige Steuerung ist nicht allein auf Cabriolet-Verdecke beschränkt, sondern kann an verschiedensten Vorrichtungen eingesetzt werden, in denen über den Ausfahrzustand von Hydraulikzylindern weitere Abfolgen gesteuert werden, beispielsweise bei Pressen oder bei Sicherungsschaltern von Maschinen, die ein Anlaufen eines Werkes erst dann erlauben, wenn eine hydraulisch gesteuerte Klappe geschlossen ist.Such a control is not limited to convertible tops alone, but can be used on a wide variety of devices in which further sequences are controlled via the extended state of hydraulic cylinders, for example in presses or in safety switches on machines that only allow a plant to start up when a hydraulically controlled flap is closed.

Der Signalgeber 4 ist in einer Manschette 18 geführt, die mit seitlichen Ringbereichen 19 das Zylindergehäuse 2 umgreift. Im äußeren, dem Zylindergehäuse 2 abgewandten Bereich weist die Manschette 18 eine Führung 20 für den Signalgeber 4, der die Kulisse 6 umfaßt, auf. Dieser ist daher parallel zur Kolbenstange 3 axial geführt. Der Meßwertaufnehmer in Gestalt des Schalters 8 ist ortsfest in der Manschette 18 gehalten und damit ortsfest gegenüber dem Zylindergehäuse 2. Hingegen ist der Signalgeber 4 mit der Kolbenstange 3 verschieblich, so daß die Relativbewegung zwischen dem Signalgeber 4 und dem Meßwertaufnehmer 9 nur vom Ausfahrzustand der Kolbenstange 3 gegenüber dem Zylinder 2 abhängig ist und hierfür ein Maß gibt.The signal generator 4 is guided in a sleeve 18, which surrounds the cylinder housing 2 with lateral ring areas 19. In the outer area facing away from the cylinder housing 2, the sleeve 18 has a guide 20 for the signal generator 4, which surrounds the guide 6. This is therefore guided axially parallel to the piston rod 3. The measuring sensor in the form of the switch 8 is held stationary in the sleeve 18 and thus stationary relative to the cylinder housing 2. The signal generator 4, on the other hand, can be moved with the piston rod 3, so that the relative movement between the signal generator 4 and the measuring sensor 9 only depends on the extended state of the piston rod 3 relative to the cylinder 2 and provides a measure for this.

Claims

Expectations

1. Hydraulic cylinder (1) with a movable piston rod (3) and means for detecting an extended state of the piston rod (3), with a signal transmitter (4) which moves with the piston rod (3) and is provided with actuation markings (16; 17) along its direction of movement for controlling at least one measuring sensor (9), characterized in that the signal transmitter (4) has a link (6) which comprises a plurality of sections (6a; 6b; 6c) offset from one another and in which a mechanical toggle switch (9) is guided.

2. Hydraulic cylinder according to claim 1, characterized in that the

Signal transmitter (4) can be moved parallel to the piston rod (3) outside the hydraulic cylinder (1).

3. Hydraulic cylinder according to one of claims 1 or 2, characterized in that the guide (6) comprises several sections (6a; 6b; 6c) extending in a straight line in the direction of movement and offset parallel to one another.

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4. Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 3, characterized in that at least two actuation markings (16; 17) are formed on the signal generator (4) and these are at a distance from the end region of the signal generator (4).

5. Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 4, characterized by a sleeve (18) which surrounds the cylinder and which has a guide (20) for the signal transmitter (4) in a region facing away from the cylinder.

6. Hydraulic cylinder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the signal transmitter (4) is fixedly connected to the piston rod (3) and the measuring sensor (9) is fixedly connected to the cylinder sleeve (2).