DE2054750C3

DE2054750C3 - Druckmittelbetriebener Arbeitszylinder mit Endlagedämpfung

Info

Publication number: DE2054750C3
Application number: DE2054750A
Authority: DE
Inventors: Roger Lagerqvist; Stig Stenlund
Original assignee: MONSUN-TISON BORAAS (SCHWEDEN) AB
Current assignee: MONSUN-TISON BORAAS (SCHWEDEN) AB
Priority date: 1969-11-07
Filing date: 1970-11-06
Publication date: 1980-02-07
Also published as: FI56255B; US3677141A; SE347046B; NO135153C; GB1332494A; DE2054750A1; DE2054750B2; FI56255C; JPS4813916B1; NO135153B

Description

A_x =

^₀ [

1 -

dabei ist

A_x = wirksamer Querschnitt

A_x.η = Gesamtquerschnitt

χ = tatsächlicher Dämpfungsweg

/ = gesamte Dämpfungsstrecke

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder mit Endlagedämpfung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Arbeitszylinder ist aus der US*PS 974 bekannt. Dabei ist der Dichtungsring als O-Ring ausgebildet und das Vorderende des Pufferkol* bens ist an seinem Umfang konisch abgeschrägt um das Eindringen des Pufferkolbens in den O-Ring zu erleichtern. In der Praxis hat sich nun gezeigt, daß mit dieser vorbekannten Vorrichtung eine gute und wirksame, von der Stellung des Arbeitskolbens abhängige Dämpfung nicht immer gewährleistet ist. Der Grund dafür liegt darin, daß die Vorrichtung einer unüblich hohen, in der Praxis kaum erreichbaren Herstellungsexaktheit bedarf, wobei das Fehlen dieser Exaktheit zur Folge hat, daß nicht dem Soll entsprechende Veränderungsbereiche des Querschnitts auftreten und liarüber

to hinaus eine Exzentrizität unvermeidbar ist Außerdem wird die Dämpfung bei dieser Vorrichtung durch die Viskosität und/oder die Temperatur des Druckmittels wesentlich beeinflußt

Ausgehend von dieser vorbekannten Vorrichtung besteht deshalb die Aufgabe der Erfindung darin, die Dämpfungseigenschaften zu verbessern, dabei die Dämpfung von der Viskosität des Druckmittels im wesentlichen unabhängig zu machen und trotzdem mit einer wenig aufwendigen und in der Praxis vergleichs-

weise leicht herzustellenden Konstruktion auszukommen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Der Veränderungsbereich des Durchlaßquerschnius wird dabei durch Anzahl und Dimension der Durchlässe exakt festgelegt wobei es offensichtlich in der Praxis keine Schwierigkeit· ο bereitet die Durchlässe in der gewünschten Zahl und Größe herzustellen. Weiterhin ist bei dieser Lösung die Dämpfung nur in geringem Maße von der Viskosität und/oder der Temperatur des Druckmittels abhängig. Schließlich erbringt diese Lösung eine wesentliche Verminderung der Druckwirkung auf den Dichtungsring beim Eindringen des Pufferkolbens in den Ring, was den Verschleiß wesentlich herabsetzt und zur Vermeidung des Auftretens von Exzentrizitäten beiträgt.

Nach der Ausgestaltung der Erfindung gemäß Patentanspruch 2 bestehen die Durchlässe aus Längsrillen in der Oberfläche des Pufferkolbens bzw. der Bohrung. Zwar war aus der US-PS 33 80 349 die Anwendung schlitzförmiger Durchlässe bereits bekannt, jedoch handelt es sich dabei um Belüftungsschlitze der Ventilstange einer Ventileinrichtung für Vakuummotoren mit völlig anderer Funktionsweise.

Nach der Weite 'bildung gemäß Patentanspruch 3 ist der Pufferkolben becherförmig ausgebildet und mit seinem Bodenteil am Arbeitskolben befestigt, wobei die Durchlässe als Löcher in der Pufferkolbenwand vorgesehen sind. Öecherförmige Pufferkolben mit Löchern waren zwar bereits aus der US-PS 24 43 312 vorbekannt, jedoch handelt es sich bei der vorbekannten Dämpfungsvorrichtung um eine solche ohne sich verändernden Dämpfungseffekt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele dsr Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. t einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß ausgestalteten Arbeitszylinder und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform.

F i g. I zeigt den F.ndbereich eines druckmittelbetriebenen Arbeitszylinders 1 mit Abschlußwand 2\ Die Wand 2 ist mit einer konzentrischen Bohrung 3 versehen, die mit einer Auslaßleitung 4 für das Druckmittel Verbunden ist. Ein äfi einer Kolbenstange 5

befestigter Arbeitskolbeh 6 gleitet im Zylinder 1 und ist gegen die Wände des Zylinders 1 durch einen elastischen Dichtungsring 7 abgedichtet An def zur Abschlußwand 2 weisenden Stirnfläche des Kolbens 6

90 54 750

ist ein becherförmiger Pufferkolben 8 mittels eines Bolzens 9, der in eine Aussparung 10 am Vorderende der Kolbenstange 5 eingreift, befestigt. Der Außendurchmesser des Pufferkolbens 8 ist wesentlich kleiner als der Innendurchmesser der zylindrischen Bohrung 3. Bohrungen 11 durchsetzen radial die Wandung des Pufferkolbens 8. Der Spielraum zwischen der Bohrung 3 und dem Kolben 8 ist nut Rücksicht auf Herstellungstoleranzen so bemessen, daß die Wandung der Bohrung 3 vom Pufferkolben 8 nicht berührt werden kann, wobei der voraussichtliche und zulässige Verschleiß der Lagerelemente des Arbeitskolbens und seiner Kolbenstange berücksichtigt ist. Der Spielraum zwischen Bohrung 3 und Kolben & ist durch einen geschlitzten Dichtungsring 12 abgedichtet, der gleitend mit dem Pufferkolben 8 zusammenwirkt und in einer Ringnut 13 der Bohrung 3 sitzt, und zwar mit einem dem Zwischenraum zwischen Kolben 8 und Bohrung 3 entsprechenden Spiel. In axialer Richtung gesehen übertrifft die Tiefe der Nut 13 die Dicke des Rings 12, und Durchlässe 14 verbinden den Boden der Nut 13 mit der vor dem Arbeitskolben 6 befindlichen Ar*· eitskammer 15 des Zylinders.

Wenn der Arbeitskolben 6 sich in Richtung zur Abschlußwand 2 hin bewegt, dann kann das Druckmittel

— bevor der Pufferkolben 8 die Bohrung 3 erreicht hat

— ungehindert aus der Kammer 15 durch die Bohrung 3 in die Auslaßleitung 4 abfließen. Wenn dann das abgerundete Ende des Kolbens 8 den Dichtungsring 12 erreicht, dessen dem Kolben 8 zugewandte Kante abgeschrägt ist, wird der Dichtungsring 12 durch den Sitrnbereich des Kolbens 8 bei dessen Eindringen zentriert Das Druckmittel muß dann durch die Durchlässe 11 durchtreten, deren Gesamtquerschnitt sich beim weiteren Eindringen des Pufferkolbens 8 in die Bohrung 3 derart verändert, daß der maximal zulässige Druck in der Arbeitskammer 15 nicht überschritten wird.

An der Stirnfläche des Pufferkolbens 8 sind eine Aussparung 16 und Vorsprünge 17 vorgesehen. Damit wird erreicht, daß beim Auftreffen des Kolbens 8 auf den Dichtungsring 12 der auf den Dichtungsring wirkende Druck wesentlich vermindert wird. Dabei zentrieren die Vorsprünge 17 den Dichtungsring, zu welchem Zeitpunkt das Druckmittel über die Aussparung 16 abfießen kann.

Wenn der seine Geschwindigkeit vermindernde Arbeitskolben 6 sich der Wand 2 nähert, so wird der Gesamtquerschnitt der Durchlässe 11 nach und nach kleiner, bis schließlich überhaupt kein Druckmittel mehr durch die Durchlässe 11 hindurchfließen kann. Zu diesem Zeitpunkt kann dann das Druckmittel lediglicn noch durch den Schlitz des Dichtungsrings 12 hindurchtreten.

Beim Rückhub des Arbeitskolbens 6 wird der Ring 12 durch den Pufferkolben 8 angehoben, so daß das Druckmittel ungehindert durch die Durchlässe 14 zur Arbeitskammer 15 gelangen kann, womit der Rückhub des Kolbens 6 bereits aus der Endstellung heraus mit hoher Geschwindigkeit erfolgen kann.

Da der Dichtungsring 12 in axialer Richtung eine

vergleichsweise geringe Abmessung besitzt, können turbulente Durchflußbedingungen auch durch Längsril-Ien herbeigeführt werden, die sich anstelle der Bohrungen 111 auf der Oberfläche des Kolbens 8 befinden und unterschiedliche Länge aufweisen. Durch entsprechende Dimensionierung von Länge, Breite und Tiefe dieser Längsrillen kann auf einfache Weise der gewünschte Veränderungsbereich errpicht werden.

Anstatt die Längsrillen auf der Oberfläche des Kolbens 8 vorzusehen, können diese auch an der Innenfläche der Bohrung 3 angeordnet werden, wie dies in F i g. 2 dargestellt ist; dabei sind die Längsrillen .nit 11 bezeichnet. Der Dichtungsring 12 ist bei dieser Ausführungsform in einer ringförmigen Nut 13 am Pufferkolben 8 untergebracht, und die Durchlässe 14 befinden sich in entsprechender Weise ebenfalls auf der Oberfläche des Kolbens 8.

Um den Dämpfungsabstand so weit wie möglich zu vermindern, ist es vorteilhaft, einen konstanten Dämpfungsdruck aufrechtzuerhalten, wobei der Dämpfungsdruck durch den Durchlaßquerschnitt der Durchlässe 11 folgendermaßen definiert ist:

dabei ist

A_x -

A_x. ο =

i* = A_x=0 J. 1 - Ξ.

wirksamer Querschnitt
Gesamtquerschnitt
tatsächlicher Dämpfungsweg
gesamte Dämpfungsstrecke

Somit kann also die Verminderung des DurchlaSquerschnitts durch eine Quadratwurzel ausgedrückt werden, so daß es vergleichsweise einfach ist, den für die gewünschte Dämpfung erforderlichen Durchlaßquerschnitt der Durchlässe 11 rechnerisch zu ermitteln.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung, bei dem gegen Hubende ein am Arbeitskolben angebrachter zylindrischer Pufferkolben mit wesentlich kleinerem Durchmesser als der Arbeitskolben in eine mit der Druckmittelabführung in Verbindung stehende Bohrung mit großem Spiel eintritt und dabei die Druckmittelabströmung aus dem Zylinderarbeitsraum zunehmend drosselt, wobei in einer ringförmigen Nut in der Bohrung oder im Pufferkolben ein axial und radial verschiebbarer federnder Dichtring angeordnet ist, der gleitend mit dem Pufferkolben oder der Bohrung zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (12) aufgeschlitzt und im Querschnitt nicht verformbar ist, daß die mit dem Dichtungsring (12) gleitend zusammenwirkende Fläche des Pufferkolbens (8) oder der Bohrung (3) mit Durchlässen (11) zur Driickmittelableitung aus dem Zylinderarbeitsraum (15) versehen ist, die nach und nach durch den Dichtungsring (12) verschließbar sind, wenn sich der Pufferkolben (8) in die Bohrung (3) hineinbewegt, und daß die Durchlässe (11) eine turbulente Strömung des Druckmittels bewirken.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässe (11) aus Längsrillen in der Oberfläche des Pufferkolbens (8) bzw. der Bohrung (3) bestehen.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, mit in der ringförmigen Nut der Bohrung angeordnetem Dichtungsring, dadurcii gekennzeichnet, daß der Pufferkolben (8) becherförmig ausgebildet und mit seinem Bodenteil am Arbeitskcl en (6) befestigt ist, wobei die Durchlässe (11) als Löcher in der Pufferkolbenwand vorgesehen sind.

4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß das mit den Durchlässen (11) versehene Bauteil (8,3) an dem mit dem Dichtungsring (12) zuerst in Berührung kommenden Ende mit axialen Aussparungen (16) versehen ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis

4. dadurch gekennzeichnet, daß sich der Strömungsquerschnitt der Durchlässe (11) mit dem Hub des Pufferkolbens (8) folgendermaßen ändert: