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Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Schwingungsdämpfer zur Abdämpfung mechanischer Schwingungen von Maschinenteilen mit einem ölbefüllten Zylindergehäuse, in welches eine endseitig mit einem Dämpfungskolben versehene Kolbenstange hineinragt, die im Austrittsbereich aus dem Zylindergehäuse mit mindestens einem Ölabstreifring zusammenwirkt. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Textilmaschine mit einem betriebsbedingt mechanische Schwingungen ausführenden Maschinenteil, das mit einem solchen hydraulischen Schwingungsdämpfer ausgestattet ist.
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Das Einsatzgebiet der vorliegenden Erfindung erstreckt sich vornehmlich auf den Maschinenbau, insbesondere den Textilmaschinenbau. Gattungsgemäße hydraulische Schwingungsdämpfer werden jedoch auch im Bereich des Fahrzeugbaus eingesetzt. Prinzipiell dient ein Schwingungsdämpfer dazu, mechanische Schwingungen gefederter Massen schnell abklingen zu lassen. Hierzu wird bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer die Schwingungsenergie in Wärme umgewandelt.
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Hydraulische Schwingungsdämpfer der hier interessierenden Art bestehen im Wesentlichen aus einem an einer Kolbenstange in einem ölbefüllten Zylindergehäuse geführten Dämpfungskolben. Bei axialer Bewegung der Kolbenstange und damit des Dämpfungskolbens gegenüber dem Zylindergehäuse muss das Öl durch enge Kanäle und Ventile des Dämpfungskolbens strömen. Durch den Widerstand, der dem Öl dabei entgegengebracht wird, werden Druckdifferenzen erzeugt, die über Wirkflächen die Dämpfungskräfte erzeugen. Die hieraus resultierende Dämpfarbeit wird in Erwärmung des Öls umgesetzt. Die Viskosität und damit Dämpfungswirkung des Öls ist auch temperaturabhängig. Insbesondere hochviskoses Öl steigert das Leckagerisiko. Bei hydraulischen Schwingungsdämpfern werden daher besondere Maßnahmen getroffen, um die Kolbenstange über einen langen Zeitraum möglichst leckagefrei gegenüber der Umgebung abzudichten.
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Aus der
DE 101 12 793 A1 geht ein gattungsgemäßer hydraulischer Schwingungsdämpfer hervor, der mit besonderen dynamischen Dichtungsmitteln zur leckagefreien Abdichtung der Kolbenstange gegenüber der Umgebung ausgestattet ist. Hierfür wird die Kolbenstange von einem speziellen ringartigen Reibelement umschlossen, das ortsfest im Zylinderdeckel angeordnet in gleitendem Kontakt mit der Kolbenstange steht, wobei die hierbei auftretende Reibung größer ist als die an einem benachbart angeordneten Dichtungselement, welches nach Art eines Simmerrings ausgebildet ist. Zusätzlich besitzt der Zylinderdeckel zur Innenseite des Zylindergehäuses hin eine Führungshülse zur Führung der Kolbenstange entlang ihres Hubwegs.
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Zwar wirkt sowohl die Führungsbuchse als auch das nachfolgende ringförmige Reibelement wie ein Ölabstreifer, jedoch dient das ringförmige Reibelement in erster Linie dazu, die Dämpfung des hydraulischen Schwingungsdämpfers zu verbessern. Die dynamische Abdichtung nach außen hin wird einzig über den relativ hierzu außenliegenden Dichtungsring sichergestellt.
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In besonderen Einsatzfällen treten jedoch mechanische Schwingungen auf, deren Dämpfung durch eine zu große Reibkraft zwischen Kolbenstange und Zylinderdeckel beeinträchtigt wird. Daher ist die vorstehend erläuterte Lösung des Standes der Technik nur für einen eingeschränkten Einsatzbereich geeignet. Darüber hinaus ist ein Simmerring in vielen Fällen nicht ausreichend, um ein Austreten des Öls aus dem Zylindergehäuse über eine lange Betriebszeit zuverlässig zu verhindern. Zwar würde eine Erhöhung der Reibkraft des Simmerrings zu einer besseren Dichtwirkung führen, allerdings wird hierdurch bei den hier zu interessierenden Einsatzfällen eine Dynamikverschlechterung verursacht und der Verschleiß erhöht.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit einer hohen Dichtwirkung zu schaffen, dessen Kolbenstange mit möglichst geringer Reibung gegenüber dem Zylindergehäuse axial verschiebbar ist.
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Die Aufgabe wird ausgehend von einem hydraulischen Schwingungsdämpfer gemäß dem Oberbegriff mit Anspruch 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Hinsichtlich eines speziellen Einsatzfalls wird auf Anspruch 10 verwiesen.
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Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass vor dem Ölabstreifring des Schwingungsdämpfers in Richtung Dämpfungskolben ein Vorabstreifring angeordnet ist, der gegenüber dem nach außen hin nachfolgenden Ölabstreifring mit geringer bis keiner Reibung mit der Kolbenstange zusammenwirkt.
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Hierdurch wird in vorteilhafter Weise verhindert, dass bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer trotz geringer Reibkraft zwischen Kolbenstange und demgegenüber ortsfesten Zylindergehäuse Öl über die Kolbenstange in die Umgebung ausgeschleppt wird. Mit dem speziellen Vorabstreifring wird im Prinzip ein weiterer Ölabstreifring geschaffen, welcher mit geringer oder gar keiner Reibung in Richtung Dämpfungskolben vor dem Ölabstreifring positioniert wird und hier zumindest den überwiegenden Teil des an der Kolbenstange anhaftenden Öls abstreift.
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Im Rahmen der erfindungsgemäßen Lösung ist es daher möglich, den Vorabstreifring über eine Spielpassung mit der Kolbenstange zu paaren, wobei allerdings ein geringes Toleranzfeld eingehalten werden sollte, um eine zuverlässige Ölabstreifwirkung zu erzielen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, den Vorabstreifring direkt am Zylinderdeckel anzuformen. Der Zylinderdeckel kann aus Kunststoff hergestellt werden, so dass sich der Vorabstreifring hieran anspritzen lässt.
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Nach einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Vorabstreifring unter Wahrung eines Spalts axial beabstandet am Zylinderdeckel befestigt ist. Dies hat den Vorteil, dass über den so geschaffenen Spalt ein Ölrücklauf für dasjenige Öl, das vom nachfolgenden reibungsbehafteten Ölabstreifring von der Kolbenstange entfernt wird, ungehindert zurücklaufen kann. Eine solche Ölrücklauffunktion ist auch beim angespritzten Vorabstreifring für den nachgeordneten Ölabstreifring durch entsprechende Kanäle oder dergleichen vorzusehen.
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Gemäß einer die Erfindung verbessernden Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Vorabstreifring relativ zum Zylindergehäuse, also auch relativ zum ggf. vorgesehenen Zylinderdeckel, schwimmend gelagert angebracht ist. Hierdurch kann sich der Vorabstreifring exakt an die radialen Relativbewegungen der Kolbenstange zum Zylindergehäuse orientieren, so dass durch Toleranzabweichungen von der idealen Bewegungsbahn keine Dichtungsleckagen entstehen können.
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Zur schwimmenden Lagerung des Vorabstreifrings wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass mindestens zwei in radialer Richtung bewegliche Haltestifte zur Verbindung des Vorabstreifrings mit dem Zylindergehäuse vorgesehen sind. Diese können beispielsweise aus einem Elastomermaterial bestehen. Der Vorabstreifring besteht vorzugsweise aus Polyoxymethylen (POM), welches sich spritzgießtechnisch verarbeiten lässt.
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Gegenüber dem vorgelagerten Vorabstreifring ist der eigentliche Ölabstreifring vorzugsweise direkt im Bereich des Zylinderdeckels integriert, um im Zusammenwirken mit der Kolbenstange ein dynamisch innendichtendes System zu bilden. Der Ölabstreifring ist vorzugsweise ein Simmerring. Während der Vorabstreifring das an der Druckstange anhaftende Öl weitgehend abstreift, sorgt der Simmerring für das Abstreifen des Restöls.
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Hinsichtlich eines speziellen Einsatzfalls wird vorgeschlagen, den vorstehend erläuterten speziellen hydraulischen Schwingungsdämpfer bei Textilmaschinen einzusetzen, welche aus einer ortsfesten Maschinenchassis und mindestens einem relativ hierzu betriebsbedingt mechanische Schwingungen ausführenden Maschinenteil bestehen. Der erfindungsgemäße hydraulische Schwingungsdämpfer eignet sich ganz besonders für die spezifischen Schwingungscharakteristika derartiger Maschinen.
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Zusätzlich kann in dem bei einer Textilmaschine zum Einsatz kommenden hydraulischen Schwingungsdämpfer noch eine Klemmeinheit vorzugsweise kolbendeckelseitig integriert werden, welche die Kolbenstange festsetzt, damit ein Ausfahrhub realisiert werden kann. Da der erfindungsgemäße Vorabstreifring in Richtung Dämpfungskolben dem Zylinderdeckel örtlich vorgelagert ist, wird kein zusätzlicher Bauraum gegenüber herkömmlichen Ausführungen benötigt. Die zusätzliche Klemmeinheit lässt sich vorzugsweise mit Druckluft betätigen, welche über ein elektropneumatisches Ventil gesteuert wird.
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Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der einzigen Figur näher dargestellt. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Schwingungsdämpfer mit pneumatischer Klemmeinheit.
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Gemäß der Figur besteht der Schwingungsdämpfer im Wesentlichen aus einem mit Öl 1 befüllten Zylindergehäuse 2, in welches eine endseitig mit einem Dämpfungskolben 3 versehene Kolbenstange 4 hineinragt. Das Zylindergehäuse 2 ist mit einem Zylinderdeckel 5 verschlossen, wobei die Kolbenstange 4 gegenüber dem Zylinderdeckel 5 dynamisch abgedichtet nach außen geführt ist. Im Zylinderdeckel 5 ist ein Ölabstreifring 6 angeordnet, welcher nach Art eines Simmerrings ausgebildet ist.
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Vor dem Ölabstreifring 6 ist in Richtung Dämpfungskolben 3 ein Vorabstreifring 7 angeordnet, welcher gegenüber dem Ölabstreifring 6 mit geringerer bis keiner Reibung mit der Kolbenstange 4 zusammenwirkt.
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Der Vorabstreifring 7 besteht aus POM und ist relativ zum diesen tragenden Zylinderdeckel 5 schwimmend gelagert, um der Bewegung der Kolbenstange 4 zu folgen. Hierzu ist der Vorabstreifring 7 unter Wahrung eines Spalts 8 axial beabstandet am Zylinderdeckel 5 befestigt. Über den Spalt 8 kann so ein Ölrücklauf des Restöls erfolgen, welches vom dem Vorabstreifring 7 nachgeordneten Ölabstreifring 6 von der Kolbenstange 4 entfernt wird.
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Zur schwimmenden Lagerung des Vorabstreifrings 7 am Zylinderdeckel 5 sind zwei einander gegenüberliegend hieran angebrachte Haltestifte 9a und 9b vorgesehen, die seitens ihres distalen Endes den Vorabstreifring 7 tragen und schwimmend lagern.
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Der hydraulische Schwingungsdämpfer ist zusätzlich mit einer pneumatischen Klemmeinheit 10 versehen, welche zum Festsetzen der Kolbenstange an einer beliebigen Hubposition dient und über ein elektropneumatisches Ventil 11 betätigbar ist.
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Die Erfindung ist nicht beschränkt auf das vorstehend beschriebene Ausführungsbeispiel. Es sind vielmehr auch Abwandlungen hiervon denkbar, welche vom Schutzbereich der nachfolgenden Ansprüche mit umfasst sind. So ist es beispielsweise auch möglich, anstelle des unter Wahrung eines Spalts 8 beabstandeten Vorabstreifrings 7, diesen direkt am Zylinderdeckel anzuformen, wobei das erfindungswesentliche Kriterium einer gegenüber dem nachfolgenden Ölabstreifring geringeren bis keiner Reibung gegenüber der Kolbenstange zu realisieren ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Öl
- 2
- Zylindergehäuse
- 3
- Dämpfungskolben
- 4
- Kolbenstange
- 5
- Zylinderdeckel
- 6
- Ölabstreifring
- 7
- Vorabstreifring
- 8
- Spalt
- 9
- Haltestift
- 10
- Klemmeinheit
- 11
- Ventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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