EP0779435B1 - Hydraulischer Arbeitszylinder - Google Patents

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EP0779435B1
EP0779435B1 EP96119960A EP96119960A EP0779435B1 EP 0779435 B1 EP0779435 B1 EP 0779435B1 EP 96119960 A EP96119960 A EP 96119960A EP 96119960 A EP96119960 A EP 96119960A EP 0779435 B1 EP0779435 B1 EP 0779435B1
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power cylinder
damping
hydraulic power
shut
mandrel
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Josef Büter
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Buemach Engineering International BV
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
    • F15B15/222—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston with a piston extension or piston recess which throttles the main fluid outlet as the piston approaches its end position

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic working cylinder, especially plunger cylinders for a forklift or the like, according to the preamble of claim 1.
  • this Art (DE-AS 12 41 712) has one in a working cylinder movable working piston also an end Brake chamber in which a braking part axially movable so is recorded that when it is supported at the forehead part of the pressure medium in one Brake space remains.
  • a braking part axially movable so is recorded that when it is supported at the forehead part of the pressure medium in one Brake space remains.
  • Over an annular gap between the Brake chamber wall and the brake part can be the pressure medium be derived so that with the further axial movement of the working piston to the front end of the working cylinder end cushioning is reached.
  • the invention has for its object a hydraulic To create working cylinders with little technical effort and structurally simple components one sufficient even with long braking distances of the working piston strong end position damping enables as well as additional Makes control components unnecessary.
  • shut-off pin points to any cylinder length with long braking distance adaptable damping tube part with which in the damping position, for example on working cylinders for forklifts, Lifting devices and the like, a sufficient strong and progressively adjustable damping effect is reached over long braking distances.
  • shut-off pin At initiation the stroke of the working cylinder is the shut-off pin in the direction of flow against a stop of the type Valve adjustment axially adjustable so that with this Shut-off pin as a single component an efficiently controllable, additional non-return valves dispensing working cylinder is created.
  • Fig. 1 is an overall designated 1 cylinder shown, in its surrounded by the cylinder tube 2 ' Cylinder interior 2 a movable working piston 5 provided with an essentially tubular piston rod 5 ' is.
  • the cylinder work area is at the end with a cylinder base 3 and a cylinder head 4 provided as closure parts.
  • a pressure medium can be fed such that the working piston 5 in the working direction (arrow A) to Cylinder head 4 is moved out. After this stroke the working piston 5 moves back into the one shown Starting position according to FIG. 1, this Movement (arrow B) in the area of end position damping 7 is braked near the cylinder bottom 3.
  • the working cylinder 1 points in this front end position damping area 7 according to Art a damping piston formed shut-off pin 9, one end directly in the area of the cylinder base 3 is held and on the other hand with its as a damping tube part 10 trained mandrel area in the stroke end position piston 5 moved towards cylinder head 4 protrudes freely into the cylinder working space 2 (Fig. 2).
  • the shut-off pin 9 is below Effect of the hydraulic connection 6 in the pressure flow direction (Arrow A in Fig. 1) introduced pressure medium a stop 15 axially displaceable.
  • the Shut-off pin 9 has a double function, since this is both in Damping position like a valve body on the inside Edge area 16 of the front hydraulic connection 6 in can be applied to a gasket intervention as well as during introduction of the working pressure in a check valve type opening passage position can be brought.
  • this design of the end position damping 7 is a Surprisingly simple and additional control component unnecessary making component arrangement for as a plunger trained working cylinder 1 created.
  • the shut-off pin 9 is in an appropriate design (Fig. 4) one end of the damping tube part 10 with one to the edge area 16 of the hydraulic connection 6 directed flange part 17 provided, which in turn at least in some areas in a provided in the wall of the cylinder tube 2 ' Support groove 18 engages as a stop 15 such that about whose width dimension S is the axial displacement path of the shut-off mandrel 9 is limited (Fig. 3).
  • Fig. 3 To the edge area 16 of the Hydraulic connection 6 has the flange part 17 one in the damping position the sealing engagement on the front forming mold approach 20.
  • this embodiment of the shut-off pin 9 according to FIG. 5 this has a direct instead of the flange part in the front end area of the working cylinder 1 engaging support lug 23, wherein in its engagement area to the cylinder bottom 3 the axial stop 15 ' of the shut-off pin 9 from a with a groove 24 in the support approach 23 corresponding spring ring 25 is formed.
  • this embodiment of the shut-off pin 9 with the support approach 23 this has a directly in the damping position the front seat surface forming the sealing engagement 26 on.
  • Flow channels (not shown) are provided.
  • the enlarged individual representation of the shut-off pin 9 according to Fig. 4 illustrates in conjunction with the embodiment of the working cylinder 1 according to FIG. 6 is the appropriate one Formation of the damping tube part 10, this on Outer circumference with an at least partially in Damping position with the brake chamber wall 13 a Gap expansion forming recess 28 is provided.
  • This shape recess 28 is advantageous from one Spiral groove 29 formed with a progressive damping of the working piston 5, for example, thereby achieved can be that the spiral groove 29 one for free End of the damping tube part 10 enlarging Has flow cross-section.
  • shut-off pin 9 is another, similar to the embodiment 1 designed end position damping 7, the shut-off pin 9 via a compression spring 30 in the Installation position is maintained that also in the free support position (Fig. 2) a deviation of the shut-off from the coaxial position with the cylinder longitudinal axis 31 secure is avoided.

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Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Arbeitszylinder, insbesondere Plungerzylinder für einen Gabelstapler oder dgl., gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei einem bekannten hydraulischen Arbeitszylinder dieser Art (DE-AS 12 41 712) weist ein in einem Arbeitszylinder beweglicher Arbeitskolben zusätzlich einen stirnseitigen Bremsraum auf, in dem ein Bremsteil axial beweglich so aufgenommen ist, daß bei dessen Abstützung am Stirnende des Arbeitszylinders ein Teil des Druckmediums in einem Bremsraum verbleibt. Über einen Ringspalt zwischen der Bremsraumwandung und dem Bremsteil kann das Druckmedium so abgeleitet werden, daß bei der weiteren axialen Bewegung des Arbeitskolbens zum stirnseitigen Ende des Arbeitszylinders hin eine Endlagendämpfung erreicht ist. Dabei sind mit hohem konstruktiven Aufwand bei der Herstellung der Einzelteile und deren Montage am Arbeitskolben bzw. im Bremsraum nachteilig hohe Gestehungskosten verbunden und durch einen geringen Bremsweg des Arbeitskolbens sind die Anwendungsmöglichkeiten des Arbeitszylinders eingeschränkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen hydraulischen Arbeitszylinder zu schaffen, der mit geringem technischen Aufwand und konstruktiv einfachen Bauteilen eine auch bei langen Bremswegen des Arbeitskolbens hinreichend starke Endlagendämpfung ermöglicht sowie zusätzliche Steuerbauteile entbehrlich macht.
Ausgehend von einem hydraulischen Arbeitszylinder nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 löst die Erfindung diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 14 verwiesen.
Bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Arbeitszylinder ist mit dem im Bereich des Zylinderbodens abgestützten und zur Steuerung des Druckmediums axial beweglichen Absperrdorn ein besonders einfaches Eingriffsbauteil vorgesehen, mit dem im Arbeitszylinder über ein entsprechendes Zusammenwirken mit dem Druckmedium in Dämpfungs- und Arbeitsstellung eine Doppelfunktion erreicht ist. Der Absperrdorn weist ein an beliebige Zylinderlängen mit langem Bremsweg anpaßbares Dämpfungsrohrteil auf, mit dem in Dämpfungsstellung, beispielsweise an Arbeitszylindern für Gabelstapler, Hubvorrichtungen und dgl., eine hinreichend starke und insbesondere progressiv einstellbare Dämpfungswirkung über lange Bremswege erreicht ist. Bei Einleitung der Hubbewegung des Arbeitszylinders ist der Absperrdorn in Strömungsrichtung gegen einen Anschlag nach Art einer Ventilverstellung axial derart einstellbar, daß mit diesem Absperrdorn als Einzelbauteil ein effizient regelbarer, zusätzliche Rückschlagventile entbehrlich machender Arbeitszylinder geschaffen ist.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen, die mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Arbeitszylinders mit einem Absperrdorn veranschaulichen. In der Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine geschnittene Prinzipdarstellung eines als Plungerzylinder ausgebildeten Arbeitszylinders mit einer im Bereich des Zylinderbodens befindlichen Endlagendämpfung in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2
eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Arbeitszylinders im Bereich seiner mit einem Absperrdorn versehenen Endlagendämpfung in einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3
eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung des Arbeitszylinders im Bereich der Endlagendämpfung in einer Ausführungsform ähnlich Fig. 1,
Fig. 4
eine vergrößerte Einzeldarstellung des Absperrdorns mit einem eine Profilierung am Außenumfang aufweisenden Dämpfungsrohrteil,
Fig. 5
eine Ausschnittsdarstellung der Endlagendämpfung in einer dritten Ausführungsform ähnlich Fig. 3,
Fig. 6
eine Ausschnittsdarstellung der Endlagendämpfung mit einem Absperrdorn ähnlich Fig. 2, und
Fig. 7
eine Ausschnittsdarstellung der Endlagendämpfung ähnlich Fig. 6 mit einem über eine Feder abgestützten Absperrdorn;
In Fig. 1 ist ein insgesamt mit 1 bezeichneter Arbeitszylinder dargestellt, in dessen vom Zylinderrohr 2' umgebenen Zylinderinnenraum 2 ein beweglicher Arbeitskolben 5 mit im wesentlichen rohrförmiger Kolbenstange 5' vorgesehen ist. Der Zylinder-Arbeitsraum ist dabei jeweils endseitig mit einem Zylinderboden 3 und einem Zylinderkopf 4 als Verschlußteile versehen.
Zur Ausführung eines Arbeitshubes ist über einen Hydraulikanschluß 6 ein Druckmedium derart zuführbar, daß der Arbeitskolben 5 in Arbeitsrichtung (Pfeil A) zum Zylinderkopf 4 hin verschoben wird. Nach diesem Arbeitshub erfolgt die Rückbewegung des Arbeitskolben 5 in die dargestellte Ausgangsstellung gemäß Fig. 1, wobei diese Bewegung (Pfeil B) im Bereich einer Endlagendämpfung 7 nahe dem Zylinderboden 3 abgebremst wird.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder 1 weist in diesem stirnseitigen Endlagendämpfungsbereich 7 einen nach Art eines Dämpfungskolbens ausgebildeten Absperrdorn 9 auf, der einenends unmittelbar im Bereich des Zylinderbodens 3 gehalten ist und andererseits mit seinem als Dämpfungsrohrteil 10 ausgebildeten Dornbereich bei in Hubendstellung zum Zylinderkopf 4 hin bewegten Arbeitskolben 5 frei in den Zylinderarbeitsraum 2 vorsteht (Fig. 2).
Die aus der Zusammenschau der Bewegungsphasen gemäß Fig. 2 und Fig. 3 ersichtliche Rückbewegung des Arbeitskolbens 5 (Pfeil B) verdeutlicht die jeweiligen Eingriffsverhältnisse, wobei der Absperrdorn 9 beim Erreichen der Dämpfungs-Anfangsstellung (Fig. 2) in eine einen Bremsraum bildende Durchgangsbohrung 12 der Kolbenstange 5' eingreift und nach diesem Beginn der Dämpfungsphase ein abzuleitender Teil des Druckmediums zwischen einer Bremsraumwandung 13 und dem Dämpfungsrohrteil 10 sowie über dessen Innenraum 14 zu dem Hydraulikanschluß 6 geleitet wird. Gleichzeitig liegt der Absperrdorn 9 stirnseitig am Zylinderboden 3 an und die Länge L des Dämpfungsrohrteils 10 definiert während der Dämpfungsphase den Dämpfungsweg.
In der Arbeits- bzw. Hubphase ist der Absperrdorn 9 unter Wirkung des über den Hydraulikanschluß 6 in Druckstromrichtung (Pfeil A in Fig. 1) eingeleiteten Druckmediums zu einem Anschlag 15 hin axial verschiebbar. Damit weist der Absperrdorn 9 eine Doppelfunktion auf, da dieser sowohl in Dämpfungsstellung nach Art eines Ventilkörpers am inneren Randbereich 16 des stirnseitigen Hydraulikanschlusses 6 in einem Dichtungseingriff anlegbar als auch bei Einleitung des Arbeitsdruckes in ein nach Art eines Rückschlagventiles öffnende Durchlaßstellung verbringbar ist. Mit dieser Ausbildung der Endlagendämpfung 7 ist eine überraschend einfache und zusätzliche Steuerbauteil entbehrlich machende Bauteilanordnung für den als Plunger ausgebildeten Arbeitszylinder 1 geschaffen.
Der Absperrdorn 9 ist in zweckmäßiger Ausführung (Fig. 4) einenends am Dämpfungsrohrteil 10 mit einem zum Randbereich 16 des Hydraulikanschlusses 6 gerichteten Flanschteil 17 versehen, der seinerseits zumindest bereichsweise in eine in der Wandung des Zylinderrohres 2' vorgesehene Stütznut 18 als Anschlag 15 derart eingreift, daß über deren Breitenabmessung S der axiale Verschiebeweg des Absperrdorns 9 begrenzt ist (Fig. 3). Zum Randbereich 16 des Hydraulikanschlusses 6 hin weist der Flanschteil 17 einen in Dämpfungsstellung den stirnseitigen Dichtungseingriff bildenden Formansatz 20 auf.
Bei Einleitung des Arbeitsdruckes in den Arbeitszylinder 1 (Pfeil A' in Fig. 2) wird der Flanschteil 17 des Absperrdorns 9 in Druckrichtung an den Anschlag 15' so verschoben, daß gleichzeitig im stirnseitigen Endbereich des Flanschteiles 17 eine Durchlaßstellung (Spalt D) erreicht und das Druckmedium über eine als axialer Strömungskanal wirksame Formausnehmung 21 in den Zylinderinnenraum 2 strömen kann. In der Ausführungsform des Abspserrdorns 9 gemäß Fig. 3 sind zwei gegenüberliegende Formausnehmungen 21, 21' vorgesehen, die im Bereich der Stütznut 18 als Strömungskanäle wirksam sind.
In der Ausführungsfcrm des Absperrdorns 9 gemäß Fig. 5 weist dieser an Stelle des Flanschteiles einen unmittelbar in den stirnseitigen Endbereich des Arbeitszylinders 1 eingreifenden Stützansatz 23 auf, wobei in dessen Eingriffsbereich zum Zylinderboden 3 der axiale Anschlag 15' des Absperrdorns 9 von einem mit einer Nut 24 im Stützansatz 23 korrespondierenden Federring 25 gebildet ist. In. dieser Ausführungsform des Absperrdorns 9 mit dem Stützansatz 23 weist dieser eine unmittelbar in Dämpfungsstellung den Dichtungseingriff bildende stirnseitige Sitzfläche 26 auf. Im Bereich der Sitzfläche 26 ist der Stützansatz 23 bzw. der umgebende Wandungsbereich des Arbeitszylinders 1 mit einer in Durchlaßstellung als der Strömungskanal wirksamen Axialnut 27 versehen. Ebenso ist denkbar, daß in diesem Bereich mehrere derartige Strömungskanäle (nicht dargestellt) vorgesehen sind.
Die vergrößerte Einzeldarstellung des Absperrdorns 9 gemäß Fig. 4 verdeutlicht in Zusammenschau mit der Ausführungsform des Arbeitszylinders 1 gemäß Fig. 6 die zweckmäßige Ausbildung des Dämpfungsrohrteils 10, wobei dieser am Außenumfang mit einer zumindest bereichsweise in Dämpfungsstellung mit der Bremsraumwandung 13 eine Spalterweiterung bildenden Formausnehmung 28 versehen ist. Diese Formausnehmung 28 ist vorteilhaft von einer Spiralnut 29 gebildet, mit der eine progressive Dämpfung des Arbeitskolbens 5 beispielsweise dadurch erreicht werden kann, daß die Spiralnut 29 einen sich zum freien Ende des Dämpfungsrohrteiles 10 hin vergrößernden Strömungsquerschnitt aufweist.
In Fig. 7 ist eine weitere, ähnlich der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ausgebildete Endlagendämpfung 7 vorgesehen, wobei der Absperrdorn 9 über eine Druckfeder 30 so in der Einbaulage gehalten ist, daß auch in der freien Stütz-Stellung (Fig. 2) eine Abweichung des Absperrdorns aus der koaxialen Stellung mit der Zylinderlängsachse 31 sicher vermieden ist.

Claims (14)

  1. Hydraulischer Arbeitszylinder, insbesondere Plungerzylinder für Gabelstapler, Hubvorrichtungen oder dgl., mit einem im Arbeitszylinder (1) axial beweglichen Arbeitskolben (5) mit stirnseitigem Bremsraum (12) und Bremsteil, wobei ein zwischen der Bremsraumwandung (13) und dem Bremsteil bei dessen axialer Bewegung abgeleiteter Teil des Druckmediums eine Endlagendämpfung (7) des Arbeitskolbens (5) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremsteil als ein mit einem Dämpfungsrohrteil (10) frei vorstehender Absperrdorn (9) ausgebildet ist, der im stirnseitigen Endlagendämpfungsbereich (7) des Arbeitszylinders (1) axial frei beweglich im Zylinder-Arbeitsraum (2) gehaltert ist.
  2. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrdorn (9) einerseits in Dämpfungsstellung den abzuleitenden Teil des Druckmediums zwischen Bremsraumwandung (13) und Dämpfungsrohrteil (10) sowie über dessen Innenraum zu einem stirnseitigen Hydraulikanschluß (6) hin leitet und andererseits in Arbeitsstellung unter Wirkung des über den Hydraulikanschluß (6) in Druckstromrichtung eingeleiteten Druckmediums zu einem im Endlagendämpfungsbereich (7) vorgesehenen Anschlag (15; 15') hin axial verschiebbar ist.
  3. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrdorn (9) in Dämpfungsstellung am Randbereich (16) des stirnseitigen Hydraulikanschlusses (6) einen Dichtungseingriff nach Art eines Ventilkörpers bildet und bei Einleitung des Arbeitsdruckes in eine einen Durchlaß nach Art eines Rückschlagventils bildende Anlagestellung verbringbar ist.
  4. Hydraulischer Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrdorn (9) über eine Druckfeder (30) in seiner Einbaulage gehalten ist.
  5. Hydraulischer Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrdorn (9) einenends am Dämpfungsrohrteil (10) einen zum Randbereich (16) des Hydraulikanschlusses gerichteten Flanschteil (17) aufweist und dieser seinerseits zumindest bereichsweise in eine in der Zylinderwandung (2') vorgesehene Stütznut (18) derart eingreift, daß über deren Breitenabmessung (S) ein die Anlagestellung definierender axialer Verschiebeweg des Absperrdorns (9) gebildet ist.
  6. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Flanschteil (17) ein in Dämpfungsstellung den stirnseitigen Dichtungseingriff bildender Formansatz (20) vorgesehen ist.
  7. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Flanschansatz (17) mit zumindest einer in Durchlaßstellung als axialer Strömungskanal wirksamen. Formausnehmung (21; 21') versehen ist.
  8. Hydraulischer Arbeitszylinder nach einem der An-sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperrdorn (9) an Stelle des Flanschteiles mit einem in den stirnseitigen Endbereich (3) des Arbeitszylinders (1) eingreifenden Stützansatz (23) versehen ist und in diesem Eingriffsbereich der axiale Anschlag (15') des Absperrdorns (9) von einem mit einer Nut (24) im Stützansatz (23) korrespondierenden Federring (25) gebildet ist.
  9. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützansatz (23) unmittelbar stirnseitig eine in Dämpfungsstellung den Dichtungseingriff zum Hydraulikanschluß (6) hin bildende Sitzflächenprofilierung (26) aufweist.
  10. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützansatz (23) und/oder der umgebende Wandungsbereich des Arbeitszylinders (1) mit einer in Durchlaßstellung des Absperrdorns wirksame Axialnut (27) als Strömungskanal versehen ist.
  11. Hydraulischer Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsrohrteil (10) des Absperrdorns (9) am Außenumfang Zumindest bereichsweise mit einer in Dämpfungsstellung zur Bremsraumwandung (13) hin eine Spalterweiterung bildenden Formausnehmung (28) versehen ist.
  12. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Formausnehmung (28) als eine Spiralnut (29) ausgebildet ist.
  13. Hydraulischer Arbeitszylinder nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß über die Spalterweiterung (28) eine progressive Dämpfung des Arbeitskolbens (S) gebildet ist.
  14. Hydraulischer Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Formausnehmung (28) einen sich zum freien Ende des Dämpfungsröhrteiles (10) hin vergrößernden Strömungsquerschnitt aufweist.
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