DE29812712U1 - End position damping for a piston-cylinder unit - Google Patents
End position damping for a piston-cylinder unitInfo
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Description
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16.07.1998 01247-98 La/He-cs16.07.1998 01247-98 La/He-cs
Liebherr-Werk Bischofshofen GmbH A-5500 BischofshofenLiebherr-Werk Bischofshofen GmbH A-5500 Bischofshofen
Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-EinheitEnd position cushioning for a piston-cylinder unit
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit. Derartige Dämpfungen werden verwendet, um die auf den Zylinder wirkenden Massenkräfte zu begrenzen, indem die bewegten Bauteile bzw. der Kolben insbesondere im Bereich seiner Endlage abgebremst wird. Dadurch wird ein Auftreffen des Kolbens auf einen Anschlag bzw. auf den Zylinderboden wirksam verhindert. The present invention relates to end position damping for a piston-cylinder unit. Such damping is used to limit the mass forces acting on the cylinder by braking the moving components or the piston, in particular in the area of its end position. This effectively prevents the piston from hitting a stop or the cylinder base.
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 insbesondere des Zylinders führen kann.One disadvantage of known end position dampers is that the pressure can rise to a very high value during the damping process depending on the piston movement or load, which can lead to damage, particularly to the cylinder.
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 create an end position damping for a piston-cylinder unit with which damage to the piston-cylinder unit can be prevented during the damping process.
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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 object is achieved by an end position damper for a piston-cylinder unit which comprises a cylinder and a piston movably received therein and having a projection, as well as a receiving element through which a fluid located in the area subjected to the piston pressure can be discharged and into which the projection of the piston can be inserted in the area of the piston end position. Furthermore, according to the invention, a pressure limiting device is provided by means of which the pressure in the area subjected to pressure by the piston can be limited.
Durch die Schaffung einer derartigen Druckbegrenzungsvorrichtung wird das Druckniveau während des Dämpfungsvorganges auf ein für die Bauteile der Kolben-Zylinder-Einheit ertragbares Niveau begrenzt und auf diese Weise eine Schädigung der entsprechenden Bauteile wirksam verhindert. Durch das Abfangen von Druckspitzen liegt unabhängig von der Geschwindigkeit bzw. Position und Ausführung des Kolbens stets eine definierte Bauteilbelastung vor.By creating such a pressure limiting device, the pressure level during the damping process is limited to a level that the components of the piston-cylinder unit can tolerate, thus effectively preventing damage to the corresponding components. By absorbing pressure peaks, a defined component load is always present, regardless of the speed or position and design of the piston.
Das Aufnahmeelement hat die Funktion, das Abfließen beispielsweise eines Hydrauliköls 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 causing, for example, hydraulic oil to flow out of the piston chamber and, when the piston protrusion penetrates, to achieve a corresponding damping by throttling the flow and a consequent increase in pressure of the medium.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Aufnahmeelement 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, ausgetauscht werden kann.According to a preferred embodiment of the present invention, the receiving element is designed as a ring arranged in the bottom of the pressurized area. Such an embodiment of the invention has the advantage that the ring can be replaced if its effectiveness is reduced, for example due to wear.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des Kolbens an seinem zum Aufnahmeelement gerichteten Ende konisch zuläuft. Durch die Schaffung eines konischen Bereiches kann eine gezielte Dämpfung der Kolbenbewegung in Abhängigkeit von der Kolbenposition vorgegeben werden. Dabei hängt die Dämpfungswirkung vom Neigungswinkel des Konus ab.It is particularly advantageous if the projection of the piston tapers at the end facing the receiving element. By creating a conical area, a targeted damping of the piston movement can be specified depending on the piston position. The damping effect depends on 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 umfassen. Dabei kann ein herkömmliches Sicherheitsventil verwendet werden, das im Falle des Überschreitens des Druckes auf der Druckseite öffnet und somit den Abfluß des unter Druck stehenden Fluids aus dem druckbeaufschlagten Bereich ermöglicht, bis der Druck auf ein ertragbares Niveau abgesunken ist. Es sind nicht nur federbelastete Ventile, sondern auch beliebige andere Arten von Sicherheitsventilen einsetzbar.The pressure limiting device can comprise a spring-loaded safety valve. A conventional safety valve can be used, which opens if the pressure on the pressure side is exceeded, thus allowing the discharge of the pressurized fluid from the pressurized area until the pressure has dropped to a tolerable level. Not only spring-loaded valves, but also any other type of safety valve can be used.
In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung sich im Vorsprung des Kolbens erstreckende Bohrungen umfaßt, die mit dem druckbeaufschlagten Bereich sowie mit dem Sicherheitsventil 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 Sicherheitsventil 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 comprises holes extending in the projection of the piston, which are connected to the pressurized area and to the safety valve. In this way, if the pressure in the pressurized area increases, the fluid flows out through the holes in the projection of the piston and finally through the safety valve. The safety valve is designed in such a way that when the pressure applied to the valve is exceeded, it opens an opening for the fluid to flow out. "
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 Druckbegrenzungsvorrichtung ein federbelastetes Sicherheitsventil umfaßt, dessen Feder beispielsweise mittels einer Verstellvorrichtung auf unterschiedliche Werte vorgespannt 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 can be set to a predeterminable maximum pressure. This setting can be achieved, for example, by the pressure limiting device comprising a spring-loaded safety valve, the spring of which can be pre-tensioned to different values, for example by means of an adjustment device. By changing the spring pressure in this way, a corresponding adjustment of the pressure limiting device is achieved, since the fluid pressure for actuating the pressure limiting device must at least have the spring pressure.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des Kolbens sowie das Aufnahmeelement austauschbar ausgeführt sind. Dadurch wird es zum einen möglich, beschädigte 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 Dämpfungsvorganges den aktuellen Erfordernissen anzupassen.It is particularly advantageous if the piston projection and the receiving element are designed to be replaceable. This makes it possible to replace damaged or non-functional components. On the other hand, it is possible to adapt the insertion and timing of the damping process to current requirements by selecting the appropriate design of the projection and the receiving element.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß der Zylinder der Kolbenzylindereinheit als Lenkzylinder verwendet wird.According to a preferred embodiment of the present invention, it is provided 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 explained in more detail using an embodiment shown in the drawing. They show:
Fig. 1, 2: Eine erfindungsgemäße Endlagendämpfung einer Kolben-Zylinder-Einheit im Längsschnitt mit unterschiedlich angeordneten Sicherheitsventilen. Fig. 1, 2: An 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 dargestellten Position ist der Vorsprung 22 in dem als Ring 30 ausgeführten Aufnahmeelement 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 accommodated. The piston 20 has the projection 22 on its side arranged at the top according to Fig. 1 and 2, which tapers conically in its end region. In the position shown, the projection 22 is accommodated in the receiving element 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 befindliche 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 zwischen 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 Bewegung des Kolbens 20 dieser Ringspalt verkleinert, wodurch sich der Strömungswi-The ring 30 is arranged at the bottom of the pressurized area 12 and causes a hydraulic medium to flow out through the opening 32 in the ring 30. During the piston movement in the end area shown in Fig. 1 and 2, the projection 22 is introduced into the ring 30, whereby an annular gap is formed between the ring 30 and the projection 22, through which the medium in the area 12 flows out. Due to the conical design of the projection 22, this annular gap is reduced when the piston 20 continues to move upwards as shown in Fig. 1 and 2, whereby the flow resistance is increased.
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derstand erhöht und die gewünschte Dämpfungswirkung entsprechend verstärkt wird.resistance is increased and the desired damping effect is increased accordingly.
Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Druckbegrenzungsvorrichtung 40 ein Sicherheitsventil 42, 42' sowie sich in dem Vorsprung 22 erstrekkende 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 befindlichen 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 Sicherheitsventil 42, 42' wird geöffnet, wenn die durch das Medium verursachte Druckkraft 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 pressure limiting device 40 has a safety valve 42, 42' and holes 44 extending into the projection 22. This ensures that when the pressure in the area 12 rises above a predeterminable level, the medium in this area 12 drains through the hole 44 and finally through the safety valve 42, 42', as indicated by the arrows in Fig. 1 and 2. The safety valve 42, 42' is opened when the pressure force caused by the medium 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 halt.
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 Durchströmung des Sicherheitsventils 42. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt ein Sicherheitsventil 42', dessen druckseitige Öffnung mit einer sich quer im Vorsprung 22 erstreckenden Bohrung 44 in Verbindung steht. Das unter Druck stehende Medium wird entsprechend in Querrichtung in das Sicherheitsventil 42' geführt und verläßt dieses durch eine Öffnung, die mit einer sich axial im Vorsprung 22 erstreckenden Bohrung in Verbindung steht. Außer den in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen ist es auch möglich, das Sicherheitsventil 42, 42' in beliebigen anderen Positionen, beispielsweise in einer Schrägeinbauform, vorzusehen.In the embodiment according to Fig. 1, the safety valve is connected on the pressure side to a bore 44 which extends in the axial direction in the projection 22. After the safety valve 42 is opened, an axial flow through the safety valve 42 takes place. The embodiment according to Fig. 2 shows a safety valve 42', the pressure-side opening of which is connected to a bore 44 extending transversely in the projection 22. The pressurized medium is accordingly guided transversely into the safety valve 42' and leaves it through an opening which is connected to a bore extending axially in the projection 22. 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 inclined installation form.
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 Bauteilbelastung 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 absorbable pressure peaks have only a minimal temperature dependence and that, regardless of external influences, there is always a defined component load that prevents damage. In addition, there is only a minimal influence of tolerance, so that the device according to the invention can be manufactured relatively easily.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß bei Ausfall des Sicherheitsventils, beispielsweise 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.A further advantage is that if the safety valve fails, for example due to a leak, the function of the piston-cylinder unit is not impaired. In particular, no safety-endangering conditions can arise in the event of such a malfunction; only a deterioration in the damping effect is possible.
Claims (9)
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Country Status (1)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19990114 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20011019 |
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| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20041015 |
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| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20060810 |
|
| R071 | Expiry of right |