DE1255499B - Stellmotor mit Daempfung der Kolbenbewegung am Hubende - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

F15b

Deutsche KL: 60 - 30

Nummer: 1255 499

Aktenzeichen: P 302711 a/60

Anmeldetag: 2. Oktober 1962

Auslegetag: 30. November 1967

Die Erfindung betrifft einen Stellmotor mit Dämpfung der Kolbenbewegung am Hubende, bei dem im Zylinderdeckel zentrisch eine elastische Dichtungsmanschette mit radialen Dichtlippen angeordnet ist, in die ein vom Kolben getragener Zapfen eintritt und dadurch die Verbindung zwischen dem Zylinderraum und der Ausgangsleitung verschließt und das Arbeitsmittel nur über einen gedrosselten Nebenabfluß abfließen kann, wobei beim Wiederausfahren des Kolbens das Arbeitsmittel unter Zusammendrückung der Dichtungsmanschette in den Zylinderraum einströmt.

Durch das Verschließen der Ausgangsleitung erfolgt bei den bekannten Stellmotoren nicht nur vor dem Eintreten der eigentlichen Dämpfung, d. h. des Überströmens des Arbeitsmittels über den gedrosselten Nebenabfluß, ein ruckartiges Stoppen der Kolbenbewegung, sondern darüber hinaus durch die Berührung der Mantelfläche des Zapfens des Kolbens mit der dieser zugewandten Dichtungslippe der elastischen Dichtungsmanschette ein Abrieb und damit Ver- so schleiß der Dichtungsmanschette. Darüber hinaus kann sich der auftretende Druckstoß beim Verschließen der Ausgangsleitung schädlich auf die elastische Dichtungsmanschette auswirken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stellmotor mit Dämpfung der Kolbenbewegung am Hubende der besagten Art zu schaffen, bei dem nicht nur eine echte, d.h. druckstoßlose Dämpfung der

Kolbenbewegung am Hubende erfolgt, sondern bei

dem das Dämpfungsglied, nämlich die elastische

Dichtungsmanschette, auch keinem durch Abrieb er- 2

folgenden Verschleiß unterworfen ist.

Um dies zu erreichen, wird gemäß der Erfindung diesem zugewandte Dichtlippe der Dichtungsmandie elastische Dichtungsmanschette von einer aus schette keine Relativbewegung zwischen Dichtlippe starrem Werkstoff gefertigten, axial unbeweglich ge- 35 und Zapfen, so daß ein Verschleiß durch Abrieb verlagerten Büchse getragen, die eine Mittelbohrung zum hindert ist.

Durchtritt des Zapfens besitzt, wobei zwischen Zap- Um auch einen Abrieb der zweiten Dichtlippe der

fen und Bohrung der Büchse ein geringes radiales Dichtungsmanschette an der mit ihr zusammenwir-Spiel vorhanden ist zum gedrosselten Durchlaß einer kenden Wand zu verhindern, besitzt nach einem weigeringen Arbeitsmittelmenge vom Zylinderraum zur 40 teren Merkmal der Erfindung die Büchse zwei mit

Stellmotor mit Dämpfung der Kolbenbewegung am Hubende

Anmelder:

Parker-Hannifin Corporation, Cleveland, Ohio (V. St. A.)

Vertreter:

Dr. A. Mentzel und Dipl.-Ing. W. Dahlke, Patentanwälte,

Refrath bei Köln, Frankenforst 137

Als Erfinder benannt:

George F. Topinka, Riverside, JlL; Zdenek J. Lansky,

North Riverside, JIl. (V. St. A.)

Ausgangsleitung.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung einer aus
starrem Werkstoff gefertigten Büchse, die zwischen
dem Zapfen des Kolbens und der elastischen Dichtungsmanschette liegt, findet zwischen der metalli- 45 gegen eine
sehen Mantelfläche des Zapfens und der metallischen sichert ist.
Fläche der Mittelbohrung der Büchse eine geringes
Überströmen der aus dem Zylinderraum herausgepreßten Flüssigkeit statt, wodurch ein Druckstoß in-

Abstand voneinander angeordnete, sich radial erstreckende Flansche, die eine Umfangsnut begrenzen, in der die elastische Dichtungsmanschette angeordnet und gegenüber der Büchse und dem Zylinderdeckel nennenswerte axiale Bewegung ge-

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Büchse in einer zylindrischen, im Zylinderdeckel vorgesehenen Bohrung mit radialem Abstand von der nerhalb des Zylinderraumes verhindert wird. Darüber 50 Wand der Bohrung angeordnet, um die radiale Verhinaus erfolgt durch die Zwischenschaltung der Schiebung der Büchse zum Ausrichten ihrer Mittel-Büchse zwischen den Zapfen des Kolbens und die bohrung mit dem Zapfen zu ermöglichen.

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Um die axiale Bewegung der Büchse zu verhin- besitzt. Ein Ende dieser Bohrung 36 kann bei 37 ab-

dern, ist diese mit dem Boden der Bohrung des gefast sein, um das Eindringen des Zapfens 15 noch

Zylinderdeckels im wesentlichen in Berührung ge- mehr zu erleichtern.

halten, und zwischen dem Boden der Bohrung und Die Büchse 30 weist in ihrer äußeren Oberfläche

dem benachbarten Ende der Büchse ist durch radial 5 eine Nut 40 zur Aufnahme der Dichtungsmanschette

in das dem Boden zugewandte Ende der Büchse ein- 31 auf. Durch diese Nut 40 werden ein vorderer und

geschnittene Kanäle ein Strömungsweg gebildet. ein hinterer sich radial erstreckender Flansch 38, 39

Dieser Strömungsweg umfaßt nach einem weiteren gebildet. Die äußeren Mantelflächen 41 und 42 der

Merkmal der Erfindung eine radial außerhalb der Büchse weisen einen wesentlich kleineren Durch-

Mittelöffnung der Büchse verlaufende, sich durch die io messer als die Bohrung 26 auf, so daß dazwischen

Flansche erstreckende Öffnung, welche mit einem der ein radialer Zwischenraum von annähernd 0,1 bis

Kanäle in Verbindung steht. 0,25 mm entsteht. Dieser Zwischenraum dient in

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel eines einer nachstehend noch näher erläuterten Weise als

erfindungsgemäßen Stellmotors dar. Es zeigt Durchtritt für das Medium. Das innere Ende dieser

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Ende eines 15 Büchse weist eine ringförmige, einstückig mit dieser

Stellmotors, die Kolbendämpfungseinrichtung dar- ausgebildete Rippe 43 auf, die bei 44 geschlitzt ist,

stellend, um einen Durchfluß von der Bohrung 22 zwischen

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in F i g. 1, Boden 28 der Bohrung und hinterem Flansch 39 der

F i g. 3 einen Teilschnitt in vergrößertem Maßstab, Büchse zu ermöglichen. Die Rippe 43 besitzt einen

den sich in die Dämpfungseinrichtung hineinbewe- 20 größeren Durchmesser als die Bohrung 22, so daß sie

genden Kolben darstellend, am Boden 28 der Bohrung 26 anliegt.

F i g. 4 den gleichen Teilschnitt, jedoch den sich Der Federring 32 hält die Büchse 30 mit einigen

aus der Dämpfungseinrichtung herausbewegenden hundertstel Millimetern Axialspiel zwischen dem Bo-

Kolben zeigend, den der Bohrung und dem Ring. Es ist gerade so viel

F i g. 5 eine andere Ausführungsform der erfin- 25 Zwischenraum vorgesehen, daß sich die Büchse 30

dungsgemäßen Dämpfungseinrichtung, den sich in radial bewegen kann, um sich selbst auf dem Zapfen

diese hineinbewegenden Kolben darstellend, 15 zu zentrieren. In gleicher Weise ist die Dichtungs-

F ig. 6 die in Fig. 5 veranschaulichte Ausfüh- manschette 31 in der Nut 40 mit nur einigen hundert-

rungsform der Dämpfungseinrichtung, aus der sich stel Millimetern Endspiel eingepaßt,

der Kolben herausbewegt, und 30 Die Dichtungsmanschette 31 ist im wesentlichen

Fig. 7 eine Vorderansicht der Büchse der in U-förmig ausgebildet, wobei die innere Lippe 46 nor-

Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsform der er- malerweise durch die dem Werkstoff innewohnende

findungsgemäßen Dämpfungseinrichtung. Elastizität geneigt an dem Boden 45 der Nut 40 an-

Der Stellmotor 10 besteht aus einem Zylinder 11, liegt und die äußere Lippe 47 in gleicher Weise nordessen innere Bohrung 12 an einem Ende durch 35 malerweise geneigt an der Wand 27 der Bohrung, einen Zylinderdeckel 13 verschlossen ist. In der Boh- Dadurch, daß für die Büchse 30 und die Dichtungsrung 12 ist, hin- und herbeweglich, ein Kolben 14 manschette 31 nur ein Mindestendspiel zur Anpasangeordnet, der einen sich mit diesem bewegenden sung der radialen Bewegung der Teile vorgesehen ist, vorspringenden Zapfen 15 trägt. Der Zapfen ist zy- ist eine wesentliche gleitende Bewegung der äußeren lindrisch ausgebildet und besitzt vorzugsweise eine 40 Lippe 47 gegenüber der Wand 27 der Bohrung verabgefaste Kante 16. mieden, so daß die Dichtungsmanschette keiner durch

Der Zylinderdeckel 13 kann an dem Zylinder 11 gleitende Reibung bewirkten Abnutzung unterwor-

durch übliche Mittel, beispielsweise durch Zugbolzen fen ist.

18, befestigt sein und weist einen im allgemeinen mit Um den Stellmotor in Betrieb zu nehmen, kann 19 bezeichneten Kanal auf, durch den ein Medium zu 45 Luft oder ein anderes Medium unter Druck durch einer Zylinderkammer 20 hin-bzw. aus dieser heraus- den Einlaß 17 und die Bohrung 21 der Bohrung 22 gefördert werden kann. Der Kanal 19 umfaßt einen zugeführt werden. In diesem Augenblick wird sich Einlaß 17, eine Querbohrung 21 und eine zu der Zy- der Kolben normalerweise auf der rechten Seite linderkammer 20 führende Längsbohrung 22. Eine seines Arbeitshubes befinden, wie dies in F i g. 4 darweitere Querbohrung 23 ist über eine Längsbohrung 50 gestellt ist, wobei der Zapfen 15 in die Büchse 30 24 mit der Zylinderkammer verbunden. In die Boh- eingeführt ist und das freie Ende des Zapfens ein rung 23 kann ein Drosselnadelventil 25 eingefügt kurzes Stück in die Bohrung 22 hineinragen wird. sein, um die Öffnung zwischen den Bohrungen 23 und Das in die Bohrung 22 eingetretene Medium wird auf 24 verändern zu können. die Stirnfläche des Zapfens 15 einwirken und bestrebt

Die Bohrung 22 endet mit ihrem einen Ende in 55 sein, den Kolben 14 nach links in der Zeichnung zu

einer erweiterten Bohrung 26, die eine zylindrische bewegen. Durch die relativ kleine Oberfläche der

Wand 27 und einen rechtwinklig dazu stehenden Zapfenstirnfläche wird dieser Druck zum Bewegen

Boden 28 besitzt. des Kolbens nicht ausreichend sein oder den Kolben

In dieser Bohrung 26 ist eine ringförmige, aus nur sehr langsam bewegen. Außerdem dringt ein Teil

Metall oder anderen verhältnismäßig starren Werk- 60 des Mediums von der Bohrung 22 aus durch die

stoffen gefertigte Büchse 30 mit einer elastischen Bohrung 23 über das Nadelventil 25 und durch den

Dichtungsmanschette mit radialen Dichtlippen 31 Kanal 24 in die Zylinderkammer 20 ein, in der es

angeordnet. Die Büchse ist in der Bohrung 26 durch auf die viel größere, durch die Stirnfläche des KoI-

einen Federring 32 gehalten, der in einer in der zy- bens 14 gebildete Fläche einwirkt und den Kolben

lindrischen Wand 27 vorgesehenen Ringnut 33 liegt. 65 nach links in der Zeichnung treibt. Infolge der durch

Die Büchse 30 weist eine zylindrische Bohrung 36 das Nadelventil gebildeten Verengung und die relativ

auf, die annähernd mit der Bohrung 22 fluchtet, je- engen Kanäle 23 und 24 strömt das Medium langsam

doch einen etwas geringeren Durchmesser als diese in die Kammer 20 ein. Um die Flüssigkeit schneller

Claims (5)

in die Kammer 20 einströmen zu lassen, obwohl der Zapfen 15 noch in die Hülse 30 eingeführt ist, ist durch die Dichtungsmanschette eine Rückschlagventilwirkung vorgesehen. Auf diese Weise strömt, wie in F i g. 4 dargestellt ist, das Medium von der Bohrung 22 durch die Schlitze 44 über die Mantelfläche 41 der Büchse zu der äußeren Oberfläche der Dichtungslippe 47, um den Zapfen 15 herum. Der Druck des Mediums zwingt die Lippe 47 radial einwärts von der Wand 27 χο der Bohrung weg und läßt die Flüssigkeit über die Mantelfläche 42 der Büchse und dann durch den Schlitz 34, der im Federring 32 vorgesehen ist, in die Zylinderkammer 20 eindringen. Bei Rückbewegung des Kolbens wird der Einlaß 17 mit einem Auslaß verbunden, und das unter Druck stehende Medium wird der auf der anderen Seite des Kolbens liegenden Kammer 50 durch übliche, in der Zeichnung nicht dargestellte Ventilkombinationen zugeführt. Die in der Zylinderkammer 20 befindliche ao Flüssigkeit wird über die Bohrungen 36, 22, 21 und den Einlaß 17 verdrängt. Gleichzeitig wird die der Dichtung innewohnende Elastizität die Lippe 47 auswärts, also in Berührung mit der Wand 27 der Bohrung bringen und auf diese Weise einen Rückfluß des Mediums über die Dichtungsmanschette 31 verhindern. Darüber hinaus wird der Druck des Mediums in der Zylinderkammer 20 auf die innere Oberfläche der Lippe 47 einwirken und diese zusätzlich gegen die Wand 27 drücken. Außerdem liegt die innere Lippe 46 der Dichtungsmanschette an der inneren Umf angsfläche der Büchse 30 an. Nähert sich der Kolben 14 dem Ende seines Arbeitshubes, so tritt der Zapfen 15 in die Bohrung 36 der Büchse 30 ein, um den weiteren Austritt des Mediums aus der Zylinderkammer 20 zu unterbrechen. Beim Eintreten des Zapfens 15 in die Bohrung 36 kann sich die Büchse 30 radial um den zur genauen Ausrichtung mit dem Zapfen erforderlichen Betrag verschieben, wobei die Lippe 47 eine genügende Elastizität besitzt und genügend Bewegungsfreiheit hat, ein derartiges leichtes Verschieben unter gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Abdichtung auf ihrer gesamten Oberfläche gegenüber der Wand 27 der Bohrung zu ermöglichen. Tst der Zapfen 15 in die Bohrung 36 eingedrungen, wird das Medium in der Zylinderkammer 20 zum Dämpfen des Anschlages des Kolbens 14 eingeschlossen. Jedoch wird ein geringer Verlust an Medium aus der Zylinderkammer 20 über den Kanal 24, das Nadelventil 25 und den Kanal 23 zum Kanal 19 hin und gleichzeitig ein zusätzlicher leichter Verlust durch den geringen Spalt zwischen dem Zapfen 15 und der Bohrung 36 in die Bohrung 22 und den Kanal 19 eintreten. Dieser leichte Verlust verhindert ein zu schnelles Anhalten des Kolbens 14 und den Aufbau eines übermäßigen Druckstoßes in der Zylinderkammer 20. Dies ist besonders wesentlich, wenn eine Flüssigkeit als Druckmedium verwendet wird. Die in F i g. 5 bis 7 dargestellte abgewandelte Ausführungsform ist die gleiche wie die in F i g. 1 bis 4 dargestellte, jedoch ist die Büchse 30 mit einer Anzahl von axial verlaufenden Öffnungen 53 und 54 in dem vorderen und hinteren Flansch 38 und 39 versehen, von denen die Öffnungen 54 mit den Schlitzen 44 übereinstimmen. Diese Öffnungen erleichtern den Fluß des Mediums vom Kanal 22 an der inneren Lippe 46 der Dichtungsmanschette vorbei in die Zylinderkammer 20 hinein, wenn sich der Kolben 14, wie dies in F i g. 6 dargestellt ist, aus der Büchse herausbewegt. Um einen derartigen Flüssigkeitsfluß zu ermöglichen, hat der die beiden Lippen 46 und 47 verbindende Grundteil 56 der Dichtungsmanschette einen größeren Durchmesser als derjenige des Bodens der Nut 40. Dieser durch die Öffnungen 53, 54 und unter der Lippe 46 führende Strömungsweg kann als zusätzlicher Strömungsweg zu dem an der äußeren Fläche der Lippe 47 vorbeiführenden Stromfluß verwendet werden oder bei Ausfall des letzteren als einziger Stromfluß. Die Öffnungen 53 bewirken ferner einen schnelleren Zufluß von Medium zur Zylinderkammer 20 über den Sprengring 32, unabhängig davon, ob Öffnungen 54 vorgesehen sind. Patentansprüche:

1. Stellmotor mit Dämpfung der Kolbenbewegung am Hubende, bei dem im Zylinderdeckel zentrisch eine elastische Dichtungsmanschette mit radialen Dichtlippen angeordnet ist, in die ein vom Kolben getragener Zapfen eintritt und dadurch die Verbindung zwischen dem Zylinderraum und der Ausgangsleitung verschließt und das Arbeitsmittel nur über einen gedrosselten Nebenfluß abfließen kann, wobei beim Wiederausfahren des Kolbens das Arbeitsmittel unter Zusammendrückung der Dichtungsmanschette in den Zylinderraum einströmt, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Dichtungsmanschette (31) von einer aus starrem Werkstoff gefertigten, axial unbeweglich gelagerten Büchse (30) getragen wird, die eine Mittelbohrung (36) zum Durchtritt des Zapfens (15) besitzt, wobei zwischen Zapfen und Bohrung der Büchse ein geringes, radiales Spiel vorhanden ist zum gedrosselten Durchlaß einer geringen Arbeitsmittelmenge vom Zylinderraum (20) zur Ausgangsleitung (19).

2. Stellmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (30) zwei mit Abstand voneinander angeordnete, sich radial erstreckende Flansche (38, 39) besitzt, die eine Umfangsnut (40) begrenzen, in der die elastische Dichtungsmanschette (31) angeordnet und gegenüber der Büchse und dem Zylinderdeckel (13) gegen eine nennenswerte axiale Bewegung gesichert ist.

3. Stellmotor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (30) in einer zylindrischen, im Zylinderdeckel (13) vorgesehenen Bohrung (26) mit radialem Abstand von der Wand (27) der Bohrung, die radiale Verschiebung der Büchse zum Ausrichten ihrer Mittelbohrung (36) mit den Zapfen (15) ermöglichend, angeordnet ist.

4. Stellmotor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (30) zum Verhindern ihrer axialen Bewegung mit dem Boden (28) der Bohrung (26) des Zylinderdeckels in Berührung gehalten ist und zwischen dem Boden der Bohrung und dem benachbarten Ende der Büchse durch radial in das dem Boden zugewandte Ende der Büchse eingeschnittene Kanäle (44) ein erster Strömungsweg gebildet ist.

5. Stellmotor nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Strömungsweg