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Endlagendämpfung für hydraulische und pneumatische Motore.
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Die Erfindung betrifft eine Endlagendämpfung für hydraulische und
pneumatische Linear- oder Schwenkmotore, bei denen gegen Ende des Kolbenrücklaufs
der im Motorzylinder gebildete Dämpfungsraum gegen die Hauptauslaßboiirung für das
Arbeitsmedium abgedichtet wird, um den Rückstrom des Arbeitsmediums zwecks Dämpfung
der abzubremsenden Massen über eine Drosselstelle umzuleiten.
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Bisher bekannte Endlagendämpfungen dieser Art arbeiten in der Weise,
daß zur Einleitung des Dämpfungsvorgangs ein am Kolben befindlicher Dämpfungszapfen
bei der Motorrückstellbewegung in die Kauptauslaßbohrung eintaucht und hierbei den
am Ende des Motor zylinders befindlichen Dämpfungsraum unter Mitwirkung einer Dichtung
gegenüber der Auslaßbohrung abdichtet. Hierdurch wird das im Dämpfungsraum eingeschlossene
Arbeitsmedium gezwungen, seinen Weg über eine in ihrer Wirkung fest eingestellte
oder einstellbare Drossel zu suchen, um aus dem Dämpfungsraum entweichen zu können.
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Bei aiesen bekannten Ausführungsformen bauen sich im D>mpfungsraum
nach dem Abdichten der Hauptauslaßbohrung in Abhängigkeit von den abzubremsenden
Massen Druckspitzen auf, die ein Vielfaches des normalen Betriebdruckes ausmachen
können und somit bereits als Anschlag anzusehen sind, an dem die Energien abgebaut
werden müssen. Dieser durch das Druckpolster bedingte Anschlag bewirkt gleichzeitig,
daß sich die jeweils aufgebaute Druckspitze durch eine Dekompression des Druckpolsters
auszugleichen sucht, wodurch insbesondere bei extremen Belastungen nicht zufriedenstellende
Verzögerungen hervorgerufen werden, da es häufig zu einem Zurückfedern der angekuppelten
Massen kommt, bevor der mechanische Endanschlag tatsächlich erreicht wird. Weiterhin
kann der durch die Druckspitzen hervorgerufene Anschlag eine derart große Verzögerung
bedeuten, daß die für das Gerät zulässigen Kräfte und Belastungen aus dem Bereich
der zulässigen werte kommen können. Dies kann beispielsweise bei -Schwenkmotoren
und Zylindern zu Dauerbrüchen führen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Endlagendämpfung,
mit der durch einen gezielten Abbau von beim Verzögerungsvorgang auftretenden Druckspitzen
eine weitestgehend gleichmäßige Massenverzögerung erreichbar ist, und zwar im wesentlichen
über den gesamten Dämpfungsweg bis hin zum mechanischen Anschlag unter kontrollierter
Steuerung der Verzögerungskräfte.
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Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs erwähnte Endlagendämpfung
erfindungsgemäß so ausgebildet, daß mit dem Dämpfungsraum
eine
Druckompensationseinrichtung mit einem Ventil in Verbindung steht, das auf einen
Druckgrenzwert eingestellt ist, derart, daß das Ventil während des Überschreitens
dieses Druckgrenzwerts geöffnet ist, um zur Kompensation von Druckspitzen unter
Umgehung der Drosselstelle zusätzlich Arbeitsmedium aus dem Dämpfungsraum abzuleiten.
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Wenn beim Kolbenrücklauf und nach dem Schließen der Hauptauslaßbohrung
und bei somit gedrosselter Entlüftung des Dämpfungsraums Druckspitzen auftreten
sollten, die über dem eingestellten Druckgrenzwert des Ventils liegen, wird das
Ventil zum Abbau der Druckspitzen zeitweilig geöffnet, indem unter Umgehung der
Drosselstelle Arbeitsmedium aus dem Dämpfungsraum abgezogen wird.
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Hierdurch wird ein kontrollierter Druckanstieg im Dämpfungsraum erreicht,
der eine gleichmäßige Verzögerung bewirkt und das sonst durch die Druckspitzen hervorgerufene
Zurückfedern der angetriebenen Elemente verhindert.
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In der anliegenden Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil eines Motors mit einer
erfindungsgemäßen Endlagendämpfung und Fig. 2 einen Schnitt durch einen Motorteil
mit einer anderen Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Endlagendämpfung.
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Linear- oder Schwenhnotore sind in ihrem Aufbau und in ihrer An--wendungsweise
weitestgehend bekannt und brauchen deshalb nicht im einzelnen erläutert zu werden.
Sie können z.B. mit einem Kolben oder auch mit zwei über eine Stange in Verbindung
stehenden Kolben ausgerüstet sein, die jeweils in einem Zylinderrohr arbeiten und
einseitig bzw. wechselseitig mit Druckmittel beaufschlagt werden, um die dabei erfolgende
Kolbenstangenbewegung direkt als Linearbewegung auszunutzen oder über ein Getriebe
in eine Schwenkbewegung umzusetzen.
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Die Figur 1 zeigt im wesentlichen einen Schnitt durch den Endbereich
eines derartigen Motors mit einem im Zylinderrohr 1 laufenden und nicht weiter dargestellten
Kolben, an dessen vorderem Ende ein Dämpfungszapfen 2 angebracht ist. Die Zufuhr
und der Rückstrom des Arbeitsmediums erfolgen über die im Zyninderdeckel 3 vorgesehene
Anschlußbohrung 4 sowie die hiermit verbundenen und aus der Darstellung ersichtlichen
Wege im Zylinderdeckel.
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Gegen Ende des abzudämpfenden Kolbenrücklaufs gelangt der Dämpfungszapfen
2 in die Hauptauslaßbohrung 5 und dichtet diese in Verbindung mit der Dichtung 6
gegenüber dem Dämpfungsraum 7 bis zur strichpunktiert angedeuteten Endstellung ab,
so daß das Arbeitsmedium zwangsweise über den in den Dämpfungsraum mündenden Kanal
8 und die Drosselstelle 9 wieder in die Bohrung 5 gelangend umgeleitet wird und
die restliche Motorrückstellbewegung in Abhängigkeit vom Drosselquerschnitt gedämpft
und verzögert wird. Insoweit handelt es sich um an sich bekannte Funktionen
von
üblichen Endlagendämpfungen, bei denen die erwähnten unerwünschten Druckspitzen
häufig auftreten.
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Um diesen Mangel zu beseitigen, ist eine mit dem Dämpfungsraum 7 über
die Bohrung 10 in Verbindung stehende Druckkompensationseinrichtung 11 mit einem
Ventil vorgesehen, das beim vorliegenden Beispiel als Überströmventil ausgebildet
ist und mit einer Dichtung 12 in Form einer Scheibe od.dgl. die Bohrung 10 schließt.
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Die Dichtung 12 liegt in einer oberen Ausnehmung einer Aufnahme 13,
die unter Passung in einer Zylinderbohrung 14 geführt ist.
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Das Ventil ist mittels einer Feder 15 so in Schließstellung vorgespannt,
daß es dem jeweiligen Arbeitsdruck im Dämpfungsraum 7 entgegenwirkt. Mit Hilfe der
Einstellschraube 16 kann die Federbelastung des Ventils auf übliche Weise eingeregelt
werden. Im übrigen steht der die Ventilfeder 15 aufnehmende Federraum 17 über eine
Atmungsbohrung 18 mit der Atmosphäre in Verbindung, um ein unbehindertes Arbeiten
des Ventils zu gewährleisten.
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Bei der insbesondere für pneumatisch angetriebene Motore gedachten
Dämpfung nach Fig. 1 wird der Auslaß des Ventils durch die gestrichelt angedeutete
Bohrung 19 gebildet, die nach außen zur umgebenden Atmosphäre geführt ist und bei
Schließstellung des Ventils vom Umfang der Aufnahme 13 überdeckt und geschlossen
gehalten wird.
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Zur Beseitigung und zum Abbau der nicht erwünschten Drucksoitzen im
Dämpfungsraum 7 wird das Ventil mit Hilfe der Einstellschraube 16 auf einen bestimmten
Druckgrenzwert eingestellt, bei dessen Erreichen oder Überschreiten der auf die
Dichtung 12 aus dem Dämpfungsraum 7 wirkende Druck ausreicht, um das Ventil durch
Abheben der Aufnahme 13 zu öffnen und dabei eine Verbindung zwischen dem Dämpfungsraum
und der Bohrung 19 herzustellen. Dabei wird im einzelnen so vorgegangen, daß als
Druckgrenze ein Druckwert eingeregelt wird, der unter den Vierten der zu erwartenden
und abzubauenden Druckspitzen liegt, um bei jedem Überschreiten des eingestellten
Grenzwerts durch Druckspitzen das Dämpfungsventil öffnen zu lassen, wobei unter
Fortsetzung der Abführung von Arbeitsmedium über die Drosselstelle 9 zusätzlich
Arbeitsmedium über die Bohrungen 10 und 19 aus dem Dämpfungsraum 7 bei geöffnetem
Ventil abgeleitet wird. Somit ergibt sich ein eindeutig kontrollierter Druckanstieg
im Dämpfungsraum, der eine gleichmäßige Verzögerung der bewegten Massen bewirkt
und das Zurückfedern der angetriebenen Elemente verhindert.
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Bei dem in Fig. 2 gezeigten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Druckkompensationseinrichtung
auf gleiche Weise wie bei der vorher beschriebenen Ausführungsform aufgebaut, weshalb
zur Vereinfachung für in ihrer Funktion vergleichbare Bauteile die gleichen Bezugszeichen
gewählt werden, die im übrigen nicht näher erläutert zu werden brauchen.
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Abweichend von der vor allem für pneumatische Motore gedachten Endlagendämpfung
nach Fig. 1 mit einem in die Atmosphäre führenden Ventilauslaß ist die in Fig. 2
gezeigte Endlagendämpfung im wesentlichen für hydraulische Motore vorgesehen, beidenen
der Ventilauslaß über die Querbohrung 20 und die Radialbohrung 21, die zusammen
eine Nebenschlußleitung zur Hauptauslaßbohrung 5 bilden, mit dem Rücklauf des Arbeitsmediums
in Verbindung steht.
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Ein Verschluß 22 schließt die Bohrung 21 nach außen hin ab. Die Abdichtung
der Nebenschlußleitung 20,21 im Bereich des Dämpfungsventils gegenüber der Atmosphäre
ist einerseits durch die unter Passung eingebaute Dichtungsaufnahme 13 und andererseits
durch einen zwischen der Aufnahme und der gegenüberliegenden Zylinderbohrung wirkenden
Dichtring 23 gegeben.
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Im übrigen sind die Funktionen der Dämpfungseinrichtungen nach den
beiden Figuren 1 und 2 im Prinzip die gleichen, da auch bei der Endlagendämpfung
nach Fig. 2 über den kanal 10 auf die Dichtung 12 des auf einen Druckgrenzwert eingestellten
Ventils einwirkende, über dem Grenzwert liegende Druckspitzen das Ventil öffnen
und dabei das Arbeitsmedium über die Nebenschlußleitung 20,21 zum Abbau der Druckspitzen
in den Rücklauf gelangen lassen, wodurch sich ebenfalls die bereits vorher erläuterten
Vorteile ergeben.
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Bei beiden gezeigten Endlagendämpfungen ist die die Ventildichtung
12 tragende Aufnahme 13 in der Zylinderbohrung 14 unter
Passung
so geführt, daß der zwischen Aufnahmeumfang und Zylinderbohrung gebildete Spalt
nur einen Bruchteil des Querschnittes der vom Dämpfungsraum 7 zum Ventil führenden
Verbindung 10 beträgt, wobei die Aufnahme bei geschlossenem Ventil den Ventilauslaß
bzw. die Ventilausströmöffnung dichtend überdeckt. Vor dem Öffnen des Ventils hat
die Ventildichtung und damit die Dichtungsaufnahme eine mit der Bezugsziffer 24
gekennzeichnete Hubbewegung H relativ zur Ausströmöffnung durchzuführen. Hierdurch
wird erreicht, daß das Dämpfungsventil nach rt eines Schieberventils wirkt und nicht
dazu neigt, bei Einwirkungen von insbesondere um den Bereich des Grenzwerts liegenden
Drücken zu flattern.
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Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß anstelle des dargestellten
Überströmventils natürlich auch andere Ventilarten in Betracht kommen. Außerdem
ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Hauptauslaßbohrung mit dem am Kolben
befindlichen Dämpfungszapfen verschlossen-wird, da zum Verschließen dieser Bohrung
ebenfalls andere mechanisch oder elektrisch gesteuerte Sperrorgane geeignet sein
können.
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Schließlich sei mach darauf hingewiesen, daß die Drossel bzw.
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die Drosselstelle und das Dämpfungsventil auch zu einer baulichen
Einheit zusammengefaßt werden können. Hierbei wäre nur dafür Sorge zu tragen, daß
die Drosselwirkung Vorrang hat und daß der Abbau von Druckspitzen durch Öffnen des
Ventils nicht erfolgt, wenn diese Druckspitzen bereits durch die Drosselfunktion
aufgefangen und kompensiert werden können.