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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-/Zylindereinheit mit wenigstens einem Zylinder, wenigstens einem in dem Zylinder sitzenden längsverschiebbaren Kolben und zumindest einem Arbeitsraum für ein den Kolben beaufschlagendes Druckmedium.
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Aus dem Stand der Technik sind Stoßdämpfungen bekannt, die dazu dienen, die Kolben-/Zylindereinheit vor einem allzu abrupten Abbremsen des Kolbens zu schützen. Es handelt sich somit um Vorrichtungen zur Endlagendämpfung während des Aus- und Einfahrens des Kolbens. Die Endlagendämpfung bewirkt dabei, dass der Aktuator, bevor er in die Endposition fährt, abgebremst wird, um Stoßlasten beim Anschlag zu reduzieren. Diese Aufgabe übernimmt üblicherweise eine zusätzliche Drosselung.
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Dabei sind Bauformen bekannt, bei denen der Kolben während des letzten Hubabschnitts einen von mehreren parallel geschalteten Hydraulikanschlüssen überfährt und so die Reduzierung des Volumenstroms und damit seine Drosselung erreicht.
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Es sind auch Bauformen bekannt, bei denen der Kolben selbst eine Querschnittsverengung erzeugt und dadurch den Volumenstrom reduziert und so eine Drosselung erreicht wird.
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Nachteilig an den aus dem Stand der Technik bekannten Bauformen ist ihr üblicherweise großer Bauraum sowie das damit verbundene erhöhte Gewicht. Dies kann dadurch bedingt sein, dass zusätzliche Druckmediumanschlüsse notwendig sind. Weiterhin kann bei den bekannten Bauformen von Nachteil sein, dass keine Rückschlagventilfunktion gegeben ist und somit auch eine gegebenenfalls unerwünschte Ausfahrdämpfung der Kolben-/Zylindereinheit bewirkt wird.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine verbesserte Kolben-/Zylindereinheit bereitzustellen, welche zur Reduzierung der Stoßlasten beim Anschlag des Kolbens ausgelegt ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kolben-/Zylindereinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach ist vorgesehen, dass die Anordnung einen mit dem Arbeitsraum verbindbaren Druckmediumanschluss sowie eine Dämpfungseinrichtung zur Bewegungsdämpfung des Kolbens umfasst, wobei die Dämpfungseinrichtung eine Strömungssteuervorrichtung zur Veränderung des Durchflusswiderstands des über den Druckmediumanschluss in den Arbeitsraum einströmenden und/oder aus dem Arbeitsraum ausströmenden Druckmediums in Abhängigkeit der Kolbenstellung aufweist, und wobei die Strömungssteuervorrichtung wenigstens zwei Ringelemente aufweist, wovon eines ein Rückhaltering und eines ein Dämpfungsring ist.
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Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Kolben eine zylindrische, in den Kolben hineinragende Dämpfungsausnehmung und der Zylinder einen zylindrischen, in den Zylinderraum ragenden Dämpfungsvorsprung umfasst.
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Vorteilhafterweise kann so über den z. B. mit dem Zylinderboden verbundenen Dämpfungsvorsprung Hydraulikflüssigkeit zwischen Arbeitsraum und Hydraulikflüssigkeitsquelle ausgetauscht werden, wodurch eine anderenfalls womöglich notwendige Hydraulikflüssigkeitsleitung durch den Kolben nicht notwendig ist.
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In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass der Kolben einen zylindrischen, in den Zylinderraum ragenden Dämpfungsvorsprung und der Zylinder eine zylindrische, aus dem Zylinderraum herausragende Dämpfungsausnehmung umfasst.
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Wie sich aus der folgenden Beschreibung und den Figuren ergibt, kann eine solche Anordnung den Zugang zu Komponenten der Strömungssteuervorrichtung erleichtern.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung zur Regelung von in den Arbeitsraum einströmendem und/oder aus dem Arbeitsraum ausströmendem Druckmedium ineinander verfahrbar sind.
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Durch diese Anordnung von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung wird eine besonders einfache Regelgeometrie der besagten Komponenten ermöglicht. Die Notwendigkeit für zusätzliche Regelkomponenten entfällt und die Vorrichtung wird vorteilhaft einfach gehalten.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass der Dämpfungsvorsprung als ein mit dem Druckmediumanschluss verbindbares Düsenrohr und die Dämpfungsausnehmung als Sackloch ausgebildet ist.
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Somit kann beim Ineinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung eine Wechselwirkung zwischen den beiden genannten Komponenten und dem Druckmedium auftreten, insbesondere in demjenigen Bereich, der zwischen den beiden Komponenten liegt und durch die Ausbildung der Dämpfungsausnehmung als Sackloch die einzige Durchflussmöglichkeit für das Druckmedium darstellt.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Ringelemente beim Ineinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung die Durchflussrate des Druckmediums regeln.
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Durch besagte Ringelemente ist es so vorteilhaft möglich, auf den Durchfluss des Druckmediums zwischen Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung einzuwirken und diesen mittels besagter Ringelemente zu gestalten.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Ringelemente mit dem Bereich der Dämpfungsausnehmung verbunden sind.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es denkbar, dass wenigstens ein Ringelement eine Drosselung des in den Arbeitsraum einströmenden und/oder aus dem Arbeitsraum ausströmenden Druckmediums bewirkt.
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Vorteilhafterweise ist es so möglich, durch Nutzung der Ringelemente eine Drosselung herbeizuführen und unterschiedliche Drosselungen durch unterschiedliche, entsprechend austauschbare Ringelemente zu bewirken. Es entfällt somit die Notwendigkeit, komplexere Bauteile zur Einstellung der Drosselung heranzuziehen.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass ein Ringspalt zwischen Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung zur Drosselung des Druckmediums durch den Dämpfungsring und/oder dass eine sonstige Ausnehmung im Dämpfungsring zur Drosselung des Druckmediums ausgebildet oder ausbildbar ist.
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Auf diese Weise ist es vorteilhaft einfach und flexibel möglich, eine gewünschte Drosselung im Bereich zwischen Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung mittels des Dämpfungsrings zu bewirken.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass der Dämpfungsring zur Drosselung des Druckmediums geschlitzt ist.
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Ein solcher geschlitzter Ring hat den Vorteil, dass ein Klemmen des Rings auf dem Dämpfungsvorsprung erschwert oder sogar unmöglich gemacht wird. Bei einem geschlossenen Ring könnte die Gefahr bestehen, dass dieser auf dem Dämpfungsvorsprung verklemmt und so die Kolben-/Zylindereinheit in ihrer Funktionalität beeinträchtigt wird.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass eine Ausnehmung am Dämpfungsvorsprung zur Drosselung des Druckmediums vorgesehen ist.
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Eine solche Drosselung mittels des Dämpfungsvorsprungs ermöglicht eine flexiblere Ausgestaltung der Dämpfungseinrichtung, da so nicht nur der Dämpfungsring und seine Dimensionierung sondern auch der Dämpfungsvorsprung selbst zum Ausgestalten und Bestimmen eines Dämpfungsverhaltens der Vorrichtung genutzt werden kann.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass der Rückhaltering zur Verringerung der Drosselung beim Auseinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung Einfräsungen aufweist.
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Dadurch wird vorteilhafterweise erreicht, dass eine Dämpfung nur in eine Richtung erfolgt und keine Ausfahrdämpfung der Vorrichtung besteht. Diese Anordnung ermöglicht somit eine Rückschlagventilfunktion der Dämpfungseinrichtung.
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In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist dabei denkbar, dass die Einfräsungen so ausgestaltet sind, dass der Rückhaltering beim Auseinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung relativ zum Bereich der Dämpfungsausnehmung beweglich ist.
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Durch diese Beweglichkeit kann der Rückhaltering ein Rückströmen des Druckmediums beim Auseinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung erleichtern. Es sind hierfür auch keine zusätzlichen Komponenten notwendig und eine einfache Fertigung und Montage der Komponenten ist gewährleistet. Allgemein ist bei der vorliegenden Erfindung kein Paaren von Komponenten erforderlich, was die Herstellung und Montage der Vorrichtung wesentlich erleichtert.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass der Dämpfungsvorsprung einen konischen Abschnitt zum vereinfachten Ineinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung und Dämpfungsausnehmung aufweist.
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Durch einen solchen z. B. angedrehten Konus am Zylinder bzw. am Bodenstück des Zylinders kann bei zusätzlich gegebenenfalls vorgesehener Einfräsung die Drosselung in zwei Stufen ausgeführt werden. Gleichzeitig bewirkt der Konus eine vorteilhafte Ausrichtung bzw. Zentrierung oder Positionierung des frei gelagerten Dämpfungsrings.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Strömungssteuervorrichtung den Durchflusswiderstand für entgegengesetzte Kolbenbewegungen verschieden steuert.
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Durch die entsprechende Dimensionierung von Rückhaltering und Dämpfungsring sowie von Dämpfungsausnehmung und Dämpfungsvorsprung ist es somit vorteilhafterweise möglich, den Dämpfungsvorgang beim Ineinanderfahren von Dämpfungsausnehmung und Dämpfungsvorsprung anders zu gestalten als bei deren Auseinanderfahren.
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Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren ein Fahrwerksbein eines Luftfahrzeuges, insbesondere eines Flugzeuges, wobei das Fahrwerksbein mit wenigstens einer Kolben-Zylindereinheit gemäß der Erfindung ausgebildet ist. In Betracht kommt beispielsweise eine Verwendung im Hydraulikzylinder oder im Stoßdämpfer.
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Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Kolben-Zylindereinheit als Endlagendämpfung ausgebildet ist. Sie dient somit zur Endlagendämpfung während des Aus- und/oder Einfahrens des Kolbens. Die Endlagendämpfung bewirkt, dass der Aktuator, bevor er in seine Endposition fährt, abgebremst wird, um Stoßlasten beim Anschlag zu reduzieren.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Luftfahrzeug, insbesondere Flugzeug mit wenigstens einem Fahrwerksbein gemäß der Erfindung.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sollen nun anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:
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1: eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Kolben-/Zylindereinheit; und
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2: eine Seitenansicht eines Bodenstücks einer erfindungsgemäßen Kolben-/Zylindereinheit.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Kolben-/Zylindereinheit 1 mit einem Zylinder 2, einem in dem Zylinder sitzenden längsverschiebbaren Kolben 3 und einem Arbeitsraum 4 für ein den Kolben 3 beaufschlagendes Druckmedium. Ferner ist in der 1 ein Druckmediumanschluss 5 gezeigt, der mit dem Arbeitsraum 4 verbunden ist.
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Die Dämpfungseinrichtung der Kolben-/Zylindereinheit 1 umfasst zunächst zwei Ringelemente, einen Rückhaltering 6 und einen Dämpfungsring 7. Ferner umfasst die Dämpfungseinrichtung eine Dämpfungsausnehmung 8 und einen Dämpfungsvorsprung 9. Im gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die Dämpfungsausnehmung 8 dabei am Kolben 3 und der Dämpfungsvorsprung 9 befindet sich am Zylinder 2. Prinzipiell wäre auch eine umgekehrte Anordnung von Dämpfungsausnehmung 8 und Dämpfungsvorsprung 9 denkbar.
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Bei dem hier verwendeten Prinzip wird die Drosselung durch eine Fläche hergestellt, die sich ergibt, wenn z. B. ein geschlitzter Dämpfungsring 7 an seinem Gegenstück anliegt und vom Kolben 3 geführt wird. Es findet dabei auch eine Relativbewegung zwischen dem Dämpfungsring 7 und dem Dämpfungsvorsprung 9 statt. Ein Drosselquerschnitt kann hierbei durch die Ausnehmung 11 bzw. den Schlitz im Dämpfungsring 7 eingestellt werden, welche die Relativbewegung zwischen dem Dämpfungsring 7 und dem Dämpfungsvorsprung 9 ermöglichen.
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Es ist aber auch vorstellbar, dass die Drosselung durch einen ungeschlitzten Dämpfungsring 7 umgesetzt wird. Der Drosselquerschnitt kann bei dieser Variante durch den Ringspalt zwischen Dämpfungsring 7 und Bodenstück 10 eingestellt werden.
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Insgesamt wird bei der vorliegenden Erfindung die Dämpfung nur in einer Richtung realisiert, indem Einfräsungen im Rückhaltering 6 den Volumenstrom in eine Richtung freigeben.
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2 zeigt ein Bodenstück 10, welches mit dem Zylinder 2 verbunden ist. An dessen rechter Seite ist dabei der Dämpfungsvorsprung 9 zu erkennen, welcher eine Ausnehmung 11 zur Drosselung des Druckmediums aufweist. Die Ausnehmung 11 kann dabei als Einfräsung ausgebildet sein und dient dazu, den Durchfluss des Druckmediums zwischen Arbeitsraum 4 und Druckmediumanschluss 5 zu erleichtern. Der Dämpfungsvorsprung 9 weist an seiner rechten, der dem Kolben 3 zugewandten Seite einen konischen Abschnitt 12 auf, der das Ineinanderverfahren von Dämpfungsvorsprung 9 und Dämpfungsausnehmung 8 erleichtert.
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Vorzugsweise besteht der Ring aus Aluminiumbronze und die Kolbenstange aus Stahl.
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Im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Prinzipien ist die erfindungsgemäße Anordnung bauraum- und gewichtssparend. Weitere Vorteile sind die Dämpfungseigenschaft unabhängig von der Öltemperatur (wg. turbulenter Strömung im Schlitz), die Möglichkeit der Dämpfung nur in einer Richtung, d. h. keine Ausfahrdämpfung, ein sanfter Übergang im Dämpfungsbereich durch schräge Flächen am Kolben (kein Schlag), eine einfache Fertigung und Montage der Komponenten (keinen Paaren erforderlich), die Unempfindlichkeit gegenüber Schmutz und Fremdpartikeln im Öl, da selbstspülend und die Tatsache, dass kein Klemmen des Rings möglich ist, wie dies bei einem geschlossenen, d. h. nicht geschlitzten Ring der Fall wäre.
