DE19635876C2 - Ringseitige Dämpfung an druckmittelbetätigten Arbeitszylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Arbeitszylinder mit einem Gehäuse, in dem eine Kolbenstange axial verschieb­ bar geführt ist, die endseitig mit einem Kolben verbunden ist, wobei wenigstens auf der Ringseite des Kolbens eine Dämpfungseinrichtung in Form einer Buchse vorgesehen ist, die zwischen einer ersten Anschlagfläche des Gehäuses und einer zweiten, vom Kolben weiter entfernten Anschlagfläche des Gehäuses oder eines Gehäusedeckels geführt ist, wobei die Dämpfungsbuchse wenigstens eine durchgehende, sich im wesentlichen axial erstreckende Bohrung aufweist, die bei Anlage der Dämpfungsbuchse an der zweiten Anschlagfläche endseitig verschlossen ist, und wobei vom Kolben aus gesehen hinter der Dämpfungsbuchse ein Hydraulikmittelanschluss vor­ gesehen ist.

Ein solcher hydraulischer Arbeitszylinder ist aus DE 26 29 909 A1 bekannt. In der Fig. 4 dieser Druckschrift ist ein hydraulischer Arbeitszylinder gezeigt, bei dem die Dämpfungsbuchse mit ihrem Bohrungen aufweisenden Bereich dicht auf der Kolbenstange sitzt. Die Dämpfung erfolgt da­ durch, dass sich die Dämpfungsbuchse gegen die Anschlag­ fläche axial verschiebt, so dass die Bohrungen endseitig ge­ schlossen sind und somit eine geschlossene Dämpfungskammer zur Verfügung steht, in welche der konische Bereich der Kol­ benstange dämpfend einfährt. Das Hydraulikmedium kann dabei durch zusätzliche Bohrungen und einen ringförmigen Spalt zwischen dem äußeren Umfang der Dämpfungsbuchse und dem Ge­ häuse hindurchtreten und aus der Austrittsöffnung austreten. Alternativ ist demgegenüber bei der Ausführungsform nach Fig. 1 dieser Druckschrift vorgesehen, dass das Hydraulik­ medium in erster Linie durch die Öffnung austritt, die sich vor der Buchse befindet.

Bei diesem bekannten hydraulischen Arbeitszylinder ist somit ein eigener Dämpfungsraum erforderlich, der nicht dem eigentlichen Durchtritt des Hydraulikmediums dient. Damit dieser Dämpfungsraum seine gewünschte Wirksamkeit entfaltet, ist es deshalb notwendig, dass er ausreichend groß ist, was dementsprechend eine erhebliche Baugröße der Dämpfungsbuchse erforderlich macht. Außerdem wird für das Wiederausfahren der Kolbenstange eine nicht unbeachtliche Zeit benötigt, da beim Wiederausfahren das Hydraulikmedium in erster Linie von der Öffnung kommend durch die Bohrungen und den äußeren ringförmigen Spalt zwischen der Dämpfungsbuchse und dem Ge­ häuse strömt und anschließend den Kolben beaufschlagt.

Aus DE 35 00 420 A1 ist eine Dämpfungsbuchse bekannt, die weder innen- noch außenseitig in irgendeiner Weise geführt ist, vielmehr besteht ein erhebliches radiales Spiel zwi­ schen der Dämpfungsbuchse und der Kolbenstange einerseits und der Dämpfungsbuchse und dem Gehäuse andererseits.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen hydrau­ lischen Arbeitszylinder so zu verbessern, dass bei Beibehal­ tung oder Verbesserung guter Dämpfungseigenschaften die Bau­ größe der dämpfenden Teile verkleinert und das Zurückverfah­ ren der Kolbenstange aus der dämpfenden Endlage verbessert werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einem hydraulischen Arbeitszylinder der eingangs bezeichneten Art erfindungsgemäß dadurch ge­ löst, dass die Dämpfungsbuchse mittels wenigstens eines ra­ dial sich in Richtung zur korrespondierenden Gehäuseumfangs­ fläche erstreckenden Dichtelementes außenseitig dicht im Ge­ häuse angeordnet ist und innenseitig unter Ausbildung eines ringförmigen Dämpfungsspaltes mit radialem Spiel gegenüber der Kolbenstange angeordnet ist.

Bei einem so ausgestalteten hydraulischen Arbeitszylinder erfolgt die Dämpfung, anders als beim gattungsgemäßen Stand der Technik, dadurch, dass das Hydraulikmedium weitgehend vollständig durch den inneren Spalt zwischen der Dämpfungs­ buchse und der Kolbenstange strömen muss und nur am Beginn der Einfahrbewegung noch durch die in der Buchse befindli­ chen Bohrungen strömen kann.

Die Baugröße der Dämpfungsbuchse kann deutlich verkleinert werden, ohne dass dadurch die Dämpfungseigenschaften verschlechtert wer­ den. Das Ausfahren der Kolbenstange aus der einfachen Endla­ ge in Dämpfungsposition wird gegenüber dem gattungsgemäßen Stand der Technik wesentlich verbessert, weil das Dämpfungs­ medium nicht nur durch den Ringspalt zwischen der Dämpfungs­ buchse und der Kolbenstange strömt, sondern auch durch die Bohrungen, deren Austrittsöffnungen sich bevorzugt direkt im Bereich der ringförmigen Kolbenfläche befinden und diese direkt beaufschlagen.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der der Kolbenstange zugewandte Umfangsbereich der Dämpfungsbuchse mit im wesentlichen taschenartig ausgebildeten Dämpfungsnu­ ten versehen ist. Vorzugsweise erstrecken sich die Dämpfungsnuten ausgehend von der kolbenseitigen Stirnfläche in Richtung der kolbenabseitigen Stirnfläche, wobei insbesondere sich die Dämpfungsnuten in Bezug auf ihre Höhe in Richtung auf die kolbenabseitige Stirnfläche verringern. Durch diese Ausgestaltungen der Dämpfungsnuten läßt sich ein ruckfreies Einfahren der Kolbenstange ohne Unterdruck reali­ sieren.

Ferner ist vorteilhaft vorgesehen, dass zumindest ein Teil des vor dem Kolben liegenden Kolbenstangenbereiches als beim Ausfahren der Kolbenstange in die Dämpfungsbuchse eintau­ chender Dämpfungszapfen ausgebildet ist.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der Dämpfungszapfen der Kol­ benstange sich bis zum Kolben hin im wesentlichen konisch erweitert.

Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung beispiel­ haft näher erläutert. Diese zeigt in:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Hydraulikzylinders mit Andeutung der jeweiligen Endlagen des Kolbens beim Ein- und Ausfahren,

Fig. 2 eine Teildarstellung der Kolbenstange in verschiede­ nen Ansichten und

Fig. 3 eine Teildarstellung der Dämpfungsbuchse in ver­ schiedenen Ansichten.

Fig. 1 zeigt als Prinzipskizze einen hydraulischen Arbeits­ zylinder 1, der im wesentlichen folgende Bauteile beinhal­ tet:

ein zylindrisches Gehäuse 2, einen daran angeschweißten End­ bereich 3 sowie einen deckelartigen Abschluss 4, wobei der Abschluss 4 mittels Schrauben 5 gegenüber dem Endbereich 3 lösbar vorgesehen ist. Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine mit einem Kolben 6 zusammenwirkende Kolbenstange 7 zwischen einer eingefahrenen Endlage 8 und einer ausgefahrenen Endla­ ge 9 axial hin- und herbeweglich. Über Hydraulikanschlüsse 10, 11 kann die jeweils gewünschte Beaufschlagung einerseits der Kolbenfläche 12 und andererseits der Ringfläche 13 realisiert werden. Im Bereich des Endbereiches 3 und des Abschlusses 4 ist eine Dämpfungseinrichtung nach Art einer Dämpfungsbuchse 14 dergestalt vorgesehen, dass diese zwi­ schen axialen Anschlagflächen 15, 16 des Endbereiches 3 und des Abschlusses 4 mit definiertem axialen Spiel hin- und herbewegbar ist. Die Dämpfungsbuchse 14 weist einen etwa L-förmigen Querschnitt auf und beinhaltet ein Dichtelement 17, das radial an der korrespondierenden inneren Gehäuseum­ fangsfläche 18 dichtend zur Anlage kommt. Zwischen den Stirnflächen 19, 20 der Dämpfungsbuchse 14 erstrecken sich mehrere Bohrungen 21. Die beiden Funktionen des druckmittel­ betätigten Arbeitszylinders 1 werden im folgenden kurz er­ läutert:

Beim Ausfahren der Kolbenstange 7 wird das Hydraulikmedium im Bereich des Hydraulikanschlusses 10 zugeführt, wobei in­ folge des Druckaufbaus im Bereich der Kolbenfläche 12 dieser in Richtung der Dämpfungsbuchse 14 bewegt wird. Kolbenseitig ist die Kolbenstange 7 nach Art eines Dämpfungszapfens 22 mit zum Kolben 6 hin sich erweiterndem Querschnitt ausgebil­ det. Radial zwischen der Kolbenstange 7 und der inneren Um­ fangsfläche 23 der Dämpfungsbuchse 14 sind hier nicht weiter erkennbare Dämpfungsnuten und -schrägen vorgesehen, die im Verlauf ihrer Erstreckung von der Stirnfläche 19 zur Stirn­ fläche 20 sich bezüglich ihrer radialen Erstreckung verklei­ nern. Die Kolbenstange 7 fährt bei der Ausfahrbewegung mit ihrem Dämpfungszapfen 22 in die Dämpfungsbuchse 14 ein, wo­ bei die Dämpfungsbuchse 14 infolge des sich vor ihrer Stirn­ fläche 19 aufbauenden Drucks zwischenzeitlich an ihrer dec­ kelseitigen Anschlagfläche 15 zur Anlage gekommen ist und somit ein Medienabfluss über die Bohrungen 21 nicht mehr möglich ist. Der Öffnungsquerschnitt 24 wird durch die Dämpfungsnuten und -schrägen mit zunehmendem Weg des Dämpfungszapfens 22 gezielt verkleinert. Durch die damit verbundene Druckerhöhung im Ringraum zwischen der Kolben­ fläche 12 und der Ringfläche 13 kann somit lediglich noch ein Medienabfluss über die Dämpfungsnuten sowie die -schrä­ gen realisiert werden. Demzufolge fährt der Kolben 6 mit re­ duzierter Endgeschwindigkeit in seine Endlage 9 ein, wobei das abfließende Restmedium nur noch durch die verbleibende radiale Querschnittsfläche zwischen Dämpfungszapfen 22 und innerer Umfangsfläche 23 der Dämpfungsbuchse 14 gepresst wird, die sich mit zunehmendem Weg des Dämpfungszapfens 22 weiter bis zu einem genau definierten Restquerschnitt ver­ kleinert. Die Verzögerung des Kolbens 6 ist maßgeblich von der Dimensionierung des Durchmessers der Dämpfungsbuchse 14 bzw. des Dämpfungszapfens 22 sowie von Anzahl und Größe der Dämpfungsnuten 29 abhängig.

Beim Wiedereinfahren der Kolbenstange 7 wird das Hydraulik­ medium im Bereich des Hydraulikanschlusses 11 eingespeist. Infolge des Druckaufbaus im Bereich der Stirnfläche 20 der Dämpfungsbuchse 14 wird diese in Richtung der korrespondie­ renden gehäuseseitigen axialen Anschlagfläche 16 gedrückt, wodurch das Hydraulikmedium nun durch die Bohrungen 21 wie­ der zur Ringfläche 13 des Kolbens 6 fließen kann. Gleichzei­ tig fließt das unter Druck stehende Medium in den Bereich der Dämpfungsnuten 29 und durch die Bohrungen 21 in hier nicht weiter dargestellte stirnseitige Anfahrnuten im Kolben 6 und/oder der Dämpfungsbuchse 14, um die Ringfläche 13 des Kolbens 6 zu befüllen. Mit zunehmendem Weg in Einfahrrich­ tung vergrößern sich die Dämpfungsnuten 29 und somit die Querschnittsfläche. Hiermit ist ein ruckfreies Einfahren der Kolbenstange 7 ohne Unterdruck gegeben.

Fig. 2 zeigt als Teilansicht die Kolbenstange 7 in verschiedenen Ansichten. Erkennbar ist der Dämpfungszapfen 22 sowie der Kolben 6, der im Bereich seiner Kolbenfläche 25 mit einer spiralartig verlaufenden Befüllungsnut 26 ausge­ stattet ist, die das Anfahren der Kolbenstange 7 aus der eingefahrenen Position erleichtert.

Fig. 3 zeigt die Dämpfungsbuchse 14 in verschiedenen Ansichten, die eine ringförmig verlaufende Ausnehmung 27 zur Aufnahme des hier nicht weiter dargestellten Dichtelementes beinhaltet. Ferner erkennbar sind die mehreren, sich von der Stirnfläche 19 zur Stirnfläche 20 erstreckenden Bohrungen 21, die etwa diagonal zwischen diesen Stirnflächen 19, 20 verlaufend im Bereich der Stirnfläche 20 auf der radialen Höhe der hier nicht weiter dargestellten Anschlagfläche 15 auslaufen. Ferner erkennbar ist eine Einlaufschräge 28 für den nicht weiter dargestellten Dämpfungszapfen. Die in ihrer Höhe veränderlichen Dämpfungsnuten 29 erstrecken sich von der Stirnfläche 19 in Richtung der Stirnfläche 20, wobei die radiale Höhe zur Stirnfläche 20 hin abnimmt.

Claims (6)

1. Hydraulischer Arbeitszylinder mit einem Gehäuse, in dem eine Kolbenstange axial verschiebbar geführt ist, die endseitig mit einem Kolben verbunden ist, wobei wenigstens auf der Ringseite des Kolbens eine Dämpfungseinrichtung in Form einer Buchse vorgesehen ist, die zwischen einer ersten An­ schlagfläche des Gehäuses und einer zweiten, vom Kolben wei­ ter entfernten Anschlagfläche des Gehäuses oder eines Gehäu­ sedeckels geführt ist, wobei die Dämpfungsbuchse wenigstens eine durchgehende, sich im wesentlichen axial erstreckende Bohrung aufweist, die bei Anlage der Dämpfungsbuchse an der zweiten Anschlagfläche endseitig verschlossen ist, und wobei vom Kolben aus gesehen hinter der Dämpfungsbuchse ein Hydraulikmittelanschluß vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsbuchse (14) mittels wenigstens eines ra­ dial sich in Richtung zur korrespondierenden Gehäuseumfangs­ fläche (18) erstreckenden Dichtelementes (17) außenseitig dicht im Gehäuse (2, 3) angeordnet ist und innenseitig unter Ausbildung eines ringförmigen Dämpfungsspaltes mit radialem Spiel gegenüber der Kolbenstange (7) angeordnet ist.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der der Kolbenstange (7) zugewandte Umfangsbereich der Dämpfungsbuchse (14) mit im wesentlichen taschenartig ausge­ bildeten Dämpfungsnuten (29) versehen ist.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dämpfungsnuten (29) sich ausgehend von der kolben­ seitigen Stirnfläche (19) in Richtung der kolbenabseitigen Stirnfläche (20) erstrecken.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dämpfungsnuten (29) in Bezug auf ihre Höhe in Richtung auf die kolbenabseitige Stirnfläche (20) verrin­ gern.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des vor dem Kolben (6) liegenden Kolbenstangenbereiches als beim Ausfahren der Kolbenstange (7) in die Dämpfungsbuchse (14) eintauchender Dämpfungszapfen (22) ausgebildet ist.

6. Arbeitszylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungszapfen (22) der Kolbenstange (7) sich zum Kolben (6) hin im wesentlichen konisch erweitert.