DE1576066C - Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegung eines in einem geschlossenen Zylinder beweglichen Kolbens an den Hubenden - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegung eines in einem geschlossenen Zylinder beweglichen Kolbens an den Hubenden mit

einer an dem Kolben ein- oder beidseitig angebrach- d

ten zylindrischen Hülse, die einen geringfügig kleine- Ii

ren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders aufweist, wobei die Hülse am Hubende \ eine Ein- bzw. Auslaßöffnung für das Druckmittel b

am Zylinder überfährt und dabei das aus dem Zylin- v,

der ausfließende -Druckmittel· 'zunehmend drosselt und das eintretende packmittel·ungedrosselt in den e

Zylinder treten läßt. ~ « -^{:; :}^

ίο Aus der deütsc"heh""A'usTegeschrift 1014 847 ist K eine Vorrichtung der obigen Art bekannt, bei der die d Hülse die Ein- bzw. Auslaßöffnung mit einem Dich- I-

tungsring überfährt, so daß das Druckmittel nur hoch durch Bohrungen der Hülse entweichen kann. Der ü

Kolben wird somit in zwei Stufen durch die Hülse abgebremst. ...■'_ n.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 754 792 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der der KoI- di ben die Ein- bzw. Auslaßöffnung mit einem Kolben- Ii, ring überfährt, so daß das Druckmittel nur noch d durch eine im Kolbenring angebrachte Bohrung entweichen kann. K

Ferner ist aus der USA.-Patentschrift 2 464 962 eine Vorrichtung bekannt, bei der der Zylinder kurz K vor Hubende eine erste verhältnismäßig große Einbzw. Auslaßöffnung überfährt, so daß das Druckmit- ei tel durch eine zweite am Zylinderboden angebrachte, S< kleinere Ein- bzw. Auslaßöffnung entweicht. z>. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der te obigen Art zu schaffen, die den Kolben stufenlos ab- w bremst. - . ■

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- ei

löst, daß die Hülse entgegen einer einseitig radial wir- te

kenden Federkraft geringfügig radial bewegbar ist st,

und durch die Federkraft und hydraulischen Druck in k;

Gleitberührung an die Zylinderwand so andrückbar lh

ist, daß sie die Ein- bzw. Auslaßöffnung abdeckt und se

daß an der Hülse gegenüber der Ein- bzw. Auslaßöff- Sl

nung an sich bekannte, der Drosselung dienende EIe- gi

mente angeordnet sind.

Dadurch wird der Kolben am Hubende stetig und B

rückfrei abgebremst, so daß keine schädlichen E

Schwingungen oder Erschütterungen entstehen. Ii

In einer Ausgestaltung kann an der Außenfläche si:

der Hülse gegenüber der Ein-· bzw. Auslaßöffnung D

eine sich in Bewegungsrichtung erstreckende Nut tu

bzw. Schlitz angeordnet sein, deren Breite und/oder B.

Tiefe von der Stirnseite der Hülse bis zur hinteren se

Seite der Hülse sich verjüngt. se

Alternativ wird vorgeschlagen, daß in der Hülse ei

mehrere nebeneinanderliegende Bohrungen ange- fo

bracht sind, die nacheinander mit der Ein- bzw. Aus- Γ:

Jaßöffnung in Verbindung stehen und deren Durch- üi

messer mit zunehmender Nähe zum Kolben abnimmt. ei

In einer Ausgestaltung kann die Hülse aus einem ei Zylindersegment bestehen. " d-

Ferner kann die Hülse mittels eines Paares in ra- d;

- dialer Richtung miteinander fluchtender Bolzen an d dem Kolben oder der Kolbenstange befestigt sein, de-

ren äußere Enden unmittelbar vor der Zylinderwand u:

liegen und von denen zumindest das äußere Ende des n;

einen Bolzens mit der Hülse derart verschiebbar ver- fl

bunden ist, daß die Hülse gegen Drehung gesichert, fl;

begrenzt quer zur Achsrichtung des Zylinders beweg- p·

lieh ist. gt

Zweckmäßig ist, daß der mit der Ein- bzw. Auslaß- w öffnung zusammenarbeitende Teil der Hülse eine Querschnittform aufweist, die der Querschnittsform j ei

der der Ein- bzw. Auslaßöffnung umgebenden Zylinderinnenwand entspricht.

Als weitere Ausgestaltung schlägt die Erfindung vor, daß an den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens je eine Hülse angebracht ist, um die Kolbenbewegung an beiden Hubenden zu dämpfen. ..:■■.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 die Vorrichtung im Längsschnitt, wobei der Kolben sich in der auf der gegenüberliegenden Seite der Einlaß-Auslaßöffnung des Zylinders befindlichen Hubstellung befindet, ■

F i g. 2 eine Ansicht des Kolbenkörpers 22, gegenüber der Anordnung gemäß F i g. 1 um 90° gedreht, - F i g. 3 einen Querschnitt der Vorrichtung nach Linie 3-3 der Fig. 4, .

Fig. 4 die Vorrichtung gemäß Fig. 1, wobei sich der Kolben auf der gegenüberliegenden Seite des Zylinders in Nähe, der Ein- bzw. Auslaßöffnung befindet,

F i g. 5 die Vorrichtung gemäß F i g. 4 mit dem Kolben in seiner Hubendstellung,

F i g. 6 eine alternative Ausführungsform der Hülse in perspektivischer Darstellung.

Wie F i g. 1 erkennen läßt, weist die Vorrichtung einen Zylinder 10, eine Kolbenstange 11 mit einer Schulter 12 und einen Kolben auf, der aus zwei konzentrischen Kolbenteilen 22 und 27 besteht, die mittels einer Mutter 28 auf der Kolbenstange gehalten werden. . -.

Mit 14 ist eine Hülse bezeichnet, die, wie Fig. 1 erkennen läßt, eine Innenschulter 15 mit vermindertem Durchmesser an dem einen Ende aufweist. Eine starre Unterlegscheibe 13, deren Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der Hülse 14, liegt an der Kolbenstangenschulter 12 und der Hülsenschulter 15 lose derart an, daß die Hülse sich zur Seite hin bewegen kann, jedoch an einer Relativbewegung in Längsrichtung gehindert ist.

Ein zur Führung der Hülse 14 dienender Stift bzw. Bolzen 17 ist mit seinem im Durchmesser verjüngten Ende verschiebbar in eine Bohrung 16 in der Schulter 15 der Hülse eingesetzt, während sein anderes Ende sich an der Kolbenstange 11 abstützt. Auf das im Durchmesser verjüngte Ende 18 eines zur Ausrichtung bzw. zur Lagesicherung der Hülse dienenden Bolzens bzw. Stiftes 19 ist eine Schraubenfeder 20 geschoben, die sich gegen die Innenfläche der Hülsenschulter 15 legt. Das andere Ende des Bolzens ist in eine Bohrung 21 der Kolbenstange 11 hineingescho-^ ben. Die Hülse 14 ist so ausgerichtet, daß die Bolzen 17 und 19 im wesentlichen diametral einander gegen- ' überliegen. Die beschriebene Befestigung verhindert eine Relativdrehung der Hülse 14, ermöglicht jedoch eine begrenzte Querbewegung der Hülse in Richtung der gemeinsamen Längsachse der Bolzen 17 und 19, da der Außendurchmesser der Hülse kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders 10.

Ein diametral verlaufender Querschlitz 23 (F i g. 2) umgreift die Bolzen 17 und 19 sowie die Feder 20 nach Art eines Gehäuses, während die innere Stirnfläche 24 des Kolbenkörpers sich gegen die Oberfläche der Unterlegscheibe 13 legt. Der Kolbenkörper 22 trägt an seinem Umfang eine ringförmige, sich gegen die Zylinderwand anlegende Packung 25 sowie eine Kolbenstangenabdichtung 26.

F i g. 4 zeigt den Kolben bei Annäherung an das eine Ende seines Zylinders. Der hier dargestellte doppeltwirkende Zylinder weist an seinem Mantel ein Anschlußstück 29 auf, welches für das Druckmittel eine Ein- bzw. .Auslaßöffnung 30 bildet, deren inneres Ende in der Ebene der Innenwand des Zylinders 10 liegt und deren äußeres Ende an eine (nicht dargestellte) ventilgesteuerte Leitung " angeschlossen, ist, über die das Druckmittel dem Zylinder zugeführt und aus dem Zylinder abgeführt werden kann. ·

Es besteht die Möglichkeit, die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 in ihrer Umrißform so abzuändern,-daß von der Hülse 14 eine stetige und gleichförmige Steuerung des Druckmitteldurchflusses durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 bewirkt wird. Im allgemeinen ist es aber vorzuziehen, die Hülse selbst mit Mitteln zu versehen, die bei der Bewegung des Kolbens von der Stellung gemäß Fig. 4 in die Stellung gemäß Fig. 5 das Volumen des aus dem Zylinder durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 abfließenden Druckmittels progressiv vermindern. Dies kann mit Hilfe eines äußeren Schlitzes 35 oder einer Nut erreicht werden, die eine vorbestimmte konstante Breite hat und deren Tiefe von dem der Ein- bzw.¹ Auslaßöffnung 30 am nächsten liegenden Ende der Hülse bis zu einer Stelle 36 allmählich auf Null abnimmt, die zwischen den Enden der Hülse liegt. Der Schlitz 35 ist so angeordnet, daß er die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 überstreicht, wenn sich der Kolben seinem Hubende nähert. ,

In Fig. 6 ist eine abgeänderte Hülse dargestellt. In diesem Fall ist der Steuer- bzw. Meßschlitz 41 entweder von konstanter oder abnehmender Tiefe, während seine. Breite von dem einen Ende der Hülse zum gegenüberliegenden Ende stetig abnimmt. Zur Steuerung des Druckmittelflusses durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung kann gegebenenfalls in der Hülse eine Anzahl fluchtender Bohrungen (nicht dargestellt) angeordnet sein, deren Durchmesser allmählich abnimmt. Andererseits können sich die ■■ genannten Schlitze auch über die volle Länge der Hülse erstrecken..

Üblicherweise ist der Zylinder 10 mit einem inneren Kolbenanschlag 39 (Fig. 5) und einem Zylinderkopf 31 versehen, der Dichtungen 32 und 33 aufweist und am Zylinderende mit Hilfe eines Sprengringes 34 oder anderer Mittel befestigt ist. Der Anschlagteil 39 des Zylinderkopfes ist für die erfindungsgemäße Vorrichtung nicht unbedingt erforderlich,, im allgemeinen jedoch wünschenswert. , ■ . ■....: - ". ■. ·. ,·: ,

In dem hydraulischen Arbeitssystem ist, wie erwähnt, ein geeignetes Ventil angeordnet, bei dessen Verstellung wahlweise Antriebsdruckmittel durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 in die auf der rechten Seite des Kolbens liegende Zylinderkammer des Arbeitszylinders 10 eingeführt oder verbrauchtes Druckmittel aus dieser Kammer durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 zu einem Vorratsbehälter des hydraulischen Systems abgeführt werden kann.

Es sei angenommen, daß die Kolbenstange 11 dazu dient, eine extrem schwere Last, wie z. B. einen Ausleger und die belastete Schaufel eines mechanischen Schaufelbaggers, einer Zughacke od. dgl., anzuheben und darauf den Ausleger und seine Schaufel nach ihrer Entleerung in eine Baugrube od. dgl. abzusenken. Bei dieser Absenkbewegung wirkt die gesamte Last des Auslegers und der Schaufel auf das aus dem Zylinder ausströmende Druckmittel. Die absenkende Last bewirkt eine außerordentlich hohe kinetische Energie, die durch eine progressive Verzögerung der Kolbenbewegung vernichtet werden muß, und zwar

lediglich auf dem letzten Teil des Kolbenweges im Bereich seines Hubendes, wobei zugleich ein.unzulässig hoher Druckanstieg in dem Zylinder vermieden werden muß. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird dies in de.r folgenden Weise erreicht: /

Die abzusenkende Last wirkt in Richtung des Pfeiles 40 (Fig. 1) auf die Kolbenstange 11, nachdem das Steuerventil zum Auslaß des Druckmittels aus der Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 geöffnet worden ist. Der Kolben 22 beginnt sich daher nach rechts zu bewe- ίο gen, wobei die Kolbenbewegung außerordentlich stark beschleunigt wird. ' ' ■

Die Feder 20 hält die Hülse 14 in gleitender Anlage an der Zylinderinnenwand, die, wie F i g. 3 zeigt, in Längsrichtung mit der Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 fluchtet. Der Druck in der vor dem Kolben liegenden Zylinderkammer erhöht sich, da der Kolben versucht, das Druckmittel schneller aus dem Zylinder auszuschieben als es durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung nach außen abfließen kann. In einer bestimmten, von dem sich einstellenden Druckanstieg abhängigen Kolbenstellung wird die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 funktionsmäßig zu einer Drosselöffnung, die den Durchfluß des Druckmittels drosselt, so daß eine weitere Beschleunigung des Kolbens verhindert und ein Teil der kinetischen Energie der abzusenkenden Last vernichtet wird. Die Steuerung des Druckmittelflusses durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 bewirkt, daß sich an der Außenseite der Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 niedrigerer Druck einstellt als in der Zylinderkammer 37 vor dem Kolben. Der höhere Druck in der Kammer 37 führt dazu, daß die auf die Innenfläche der Hülse in Richtung der Pfeile 43 (F i g. 3 und 4) wirkende hydraulische Kraft druckunausgeglichen ist. Diese unausgeglichene Kraft unterstützt die Feder 20 und hält daher die Hülse in Gleitkontakt an der Zylinderinnenwand.

Sobald der Kolben und die Hülse 14 die in F i g. 4 dargestellte Lage erreichen, wird durch den Schlitz 35 die durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 nach außen entweichende Druckmittelmenge zunehmend stärker vermindert, wobei der Druck in der Zylinderkammer vor dem Kolben im wesentlichen konstant bleibt, während die Bewegung des Kolbens und seiner Kolbenstange verzögert wird. Hat die Hülse 14 die in Fig. 4 gezeigte Stellung erreicht, so bildet der Schlitz 35 den einzigen Druckmittelweg für das aus dem Zylinder abfließende Druckmittel (mit Ausnahme einer etwaigen geringen Leckflüssigkeit).

Erreicht die Hülse 14 die in Fig. 5 gezeigte Stellung, in der die Unterlegscheibe 13 sich gegen die Stirnfläche des Anschlages 39 legt, so ist die kinetische Energie durch den Dämpfungs- bzw. Drosseleffekt beim Ausfluß des Druckmittels aus dem Zylinder vollständig aufgezehrt bzw. vernichtet, so daß der Kolben in die Ruhelage gelangt. Die von dem Kolben auf den Anschlag 39 ausgeübte Aufschlagkraft ist praktisch null. Der Innendruck in dem Zylinder zwischen dem Kolben und dem Zylinderkopf 31 fällt dabei auf null ab. ■;■-':

Der Bedienungsmann kann nun das Steuerventil wieder so verstellen, daß das. Antriebsdruckmittel durch die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 in den Zylinder strömt und dabei die Last wieder hebt. Das Druckmittel strömt gegen die Hülse 14, die sich dabei in der in F i g. 5 dargestellten Lage befindet. "Die . Hülse wird von dem Druckmittel gegen die Rückstellkraft der Feder 20 seitlich in den Zylinder so bewegt, daß die Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 geöffnet und damit eine ausreichend große, ungedrosselte Öffnung für den Zufluß des Druckmittels in die Kammer 37 hergestellt wird.

Es versteht sich, daß an einem Kolben zwei Hülsen 14 zu beiden Seiten des Kolbens angeordnet werden können, um die Kolbenbewegung in beiden Hubendstellungen bei einem doppelt wirkenden Zylinder zu. dämpfen.

Bei dem in F i g. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die Hülse aus einem Ring 45 mit einer Innenschulter 46, die der Schulter 15 der Hülse 14 entspricht, sowie aus einem Hülsenabschnitt bzw. Hülsensegment 47, welches einstückig mit dem Ring verbunden ist und dessen Außenfläche mit einem Meßschlitz 41 versehen ist, der sich in seiner Breite keilförmig verjüngt.

Da bei der Hülse 44 der Hauptteil der Hülse fortgelassen ist, wird die Außenfläche des Sektorabschnittes 47 vorzugsweise so ausgebildet, daß sie sich der Innenfläche der Zylinderwand, an der sie entlanggleitet, vollständig anpaßt. Der Ring 45 weist einen Außendurchmesser auf, der geringer ist als der Innendurchmesser des Zylinders, so daß eine Seitenbewegung des Sektors 47 zur Freigabe der Ein- bzw. Auslaßöffnung 30 möglich ist.

- Die Hülse 44 ist in derselben Weise wie die Hülse 14 an dem Kolben bzw. der Kolbenstange gelagert. Ihre Funktion ist im übrigen dieselbe wie die Funktion der Hülse 14.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Dämpfung der Bewegung eines in einem geschlossenen Zylinder beweglichen Kolbens an den Hubenden mit einer an dem Kolben ein- oder beidseitig angebrachten zylindrischen Hülse, die einen geringfügig kleineren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Zylinders aufweist, wobei die Hülse am Hubende eine Ein- bzw. Auslaßöffnung für das Druckmittel am Zylinder überfährt und dabei das aus dem Zylinder ausfließende Druckmittel zunehmend drosselt und das eintretende Druckmittel ungedrosselt in den Zylinder treten läßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14, 44) entgegen einer einseitig radial wirkenden Federkraft (20) geringfügig radial bewegbar ist und durch die Federkraft und hydraulischen Druck in Gleitberührung an die Zylinderwand so andrückbar ist, daß sie die Ein- bzw. Auslaßöffnung abdeckt und daß an der Hülse (14, 44) gegenüber der Ein- bzw. Auslaßöffnung (30) an sich bekannte, der Drosselung dienende Elemente angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Außenfläche der Hülse gegenüber der Ein- bzw. Auslaßöffnung eine sich in Bewegungsrichtung erstreckende Nut bzw. Schlitz (35, 41) angeordnet ist, deren Breite und/ oder Tiefe von der Stirnseite der Hülse bis zur hinteren Seite der Hülse sich verjüngt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse (14, 44) mehrere nebeneinanderliegende Bohrungen angebracht sind, die nacheinander mit der Ein- bzw. Auslaßöffnung (30) in Verbindung stehen und deren Durchmesser mit zunehmender Nähe zum Kolben (22) abnimmt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (44) aus einem Zylindersegment besteht.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse {14, 44) mittels eines Paares in radialer Richtung miteinander fluchtender Bolzen (17, 19) an dem Kolben (22) oder der Kolbenstange (11) befestigt'ist, deren äußere Enden unmittelbar vor der Zylinderwand liegen und von denen zumindest das äußere Ende des einen Bolzens mit der Hülse (14, 44) derart verschiebbar verbunden ist, daß die Hülse gegen Drehung gesichert, begrenzt quer zur Achsrichtung des Zylinders (10) beweglich ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Einbzw. Auslaßöffnung (30) zusammenarbeitende Teil der Hülse (14, 44) eine Querschnittsform aufweist, die der Querschnittsform der die Einbzw. Auslaßöffnung (30) umgebenden Zylinderinnenwand entspricht.