DE2544647A1

DE2544647A1 - Zylinder-kolben-anordnung

Info

Publication number: DE2544647A1
Application number: DE19752544647
Authority: DE
Inventors: Herve Pierre Rasigade
Original assignee: Poclain SA
Current assignee: Poclain SA
Priority date: 1974-10-21
Filing date: 1975-10-06
Publication date: 1976-04-29
Also published as: US3998132A; FR2288896B1; FR2288896A1; BR7506797A; JPS5165283A

Description

Ba 3371

POCLAIN S.A., Le Plessis-Belleville / Prankreich

Zylinder-Kolben-Anordnung

Die Erfindung betrifft eine Zylinder-Kolben-Anordnung, insbesondere eine hydraulische Anordnung, bei der der Kolben am Ende seiner Hubbewegung eine Dämpfung erfährt.

Die Erfindung geht aus von einer Zylinder-Kolben-Anordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Der Erfindung liegt dabei die Aufgabe zugrunde, für eine derartige Zylinder-Kolben-Anordnung eine einfach ausgebildete Dämpfungseinrichtung zu schaffen, die zugleich mit einem Entlastungsventil sowie mit einer Einrichtung zur Druckbegrenzung des in der Druckkammer enthaltenen Strömungsmittels versehen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale gelöst.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung veranschaulicht. Es zeigen

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Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Zylinder-Kolben-Anordnung;

Fig. 2 bis 4 Axialschnitte durch die Anordnung

gemäß Fig. 1 in unterschiedlichen Stellungen des Kolbens.

Die in Fig. 1 dargestellte Zylinder-Kolben-Anordnung enthält

- einen Zylinder 1, der von Stirnwänden 2 und 3 begrenzt wird,

- einen Kolben 4, der aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist,

- eine Kolbenstange 5, die fest mit dem Kolben 4 verbunden ist und die Stirnwand 2 durchsetzt,

- eine erste Kammer 6, die vom Kolben 4, von der Stirnwand 2 und vom Zylinder 1 begrenzt wird,

- eine zweite Kammer 7, die vom Kolben 4, von-der Stirnwand 3 und vom Zylinder 1 begrenzt wird,

- ein Verbindungsstück 8, das bei diesem Ausführungsbeispiel die erste Kammer 6 mit einer Druckmittelquelle verbindet, beispielsweise mit der Druckleitung einer Pumpe,

- eine Leitung 9, die in der Stirnwand 3 vorgesehen ist und einerseits über eine öffnung 11 an der Innenseite 10 der Stirnwand 3 niit dem Inneren des Zylinders in Verbindung steht und andererseits über ein Verbindungsstück 12 mit einem Abflußbehälter verbunden ist.

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Eine Verbindungsleitung 13 ist im Kolben 4 und in der Kolbenstange 5 vorgesehenjund mündet in die Kammer 6. Die Kugel 14 eines ersten Rückschlagventiles befindet sich in dichtem Kontakt mit dem Ventilsitz 15 innerhalb der Verbindungsleitung 13« In dieser Leitung 13 ist weiterhin eine Ventilkugel l6 vorgesehen, die das bewegliche Organ eines zweiten Rückschlagventiles bildet, das sich stromabwärts der Kugel 14 (bezogen auf die Kammer 6) befindet und sich dichtend auf ihrem Ventilsitz 17 abstützt. Zwischen den beiden Kugeln I¹I und 16 ist eine Feder l8 vorgesehen, die die Kugel auf ihren jeweiligen Ventilsitz drückt. Die Kugel 14 läßt das Strömungsmittel nur von der Kammer 6 in Richtung auf die Kugel 16 hindurch, während die Kugel l6 einen Durchtritt des Strömungsmittels nur in Richtung zur Kammer 6 gestattet, sofern sie nicht durch einen Stößel 19 von ihrem Ventilsitz 17 abgehoben wird.

Der Stößel 19 ist gleitbeweglich im Kolben 4 gelagert, wobei er dichtend in einer Bohrung 20 des Kolbens geführt ist. Die Verbindung zwischen dem Stößel 19 und dem Kolben wird durch einen Quersplint 21 hergestellt. Eine Feder hält den Stößel 19 von der Kugel 16 entfernt in einer gegenüber dem Kolben 4 vorstehenden Lage. Der Stößel 19 befindet sich im übrigen axial im Zylinder 1 und steht einerseits der Kugel l6 und andererseits der öffnung 11 gegenüber. Er enthält eine axiale Ausnehmung 23, die dann, wenn sich das äußere Ende 24 an der Fläche 10 der Stirnwand 3 anlegt, in Verbindung mit der Leitung 9 steht. In der genannten Lage unterbricht der Stößel 19 die direkte Verbindung der Kammer 7 mit der Leitung 9.

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Der Stößel 19 enthält jedoch mehrere kalibrierte öffnungen 25, 26, 27, 28 und 31, die in radialer Richtung verlaufen und in axialer Richtung gegenüber dem Ende 24 zurückgesetzt sind. Diese öffnungen bilden Düsen, die die Außenfläche 29 des Stößels mit der Ausnehmung 23 verbinden. Die genannten öffnungen werden durch die Bohrung in dem Maße abgedeckt, in dem der Stößel 19 in den Kolben 4 eindringt, wenn sich der Kolben 4 in Richtung des Pfeiles F bewegt und sich damit der Stirnwand 3 nähert.

Das der Kugel l6 benachbarte Ende des Stößels 19 ist gleichfalls mit radialen öffnungen 30 versehen, die das Innere der Leitung 13 mit der axialen Ausnehmung verbinden.

Der Querschnitt S^₁. des äußeren Endes 24 des Stößels 19 ist kleiner als der mittlere Querschnitt S.« des zylindrischen Teiles des Stößels 19. Wenn das Ende 24 an der Fläche 10 der Stirnwand 3 anliegt, ist der unmittelbar an das Ende 24 angrenzende zylindrische Teil 24a des Stößels 19 von der Fläche 10 der Stirnwand 3 abgesetzt.

Die öffnungen 25 bis 28 und 31 werden in der Bohrung nacheinander unwirksam. Diese aufeinanderfolgende Funktionsänderung ist in den Fig. 2 bis 4 veranschaulicht, die drei Stellungen im Verlauf der Kolbenbewegung in Richtung des Pfeiles F veranschaulichen.

Die einzelnen Elemente des Kolbens sind in den Fig. bis 4 mit denselben Bezugszeichen, jedoch unter Beifügung von a, b bzw. c bezeichnet. Die Reihenfolge .der einzelnen Stellungen ist wie folgt: Fig. 2, Fig. 3> Fig. 1, schließlich Fig. 4.

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In Pig. 2 ist der Kolben mit 4a bezeichnet, die Verbindungsleitung mit 13a, die beiden Kugeln mit I¹Ia und 16a, der Stößel mit 19a, das äußere Ende des Stößels, das mit der Fläche 10 der Stirnwand 3 in Berührung steht, mit 24a. Das in der Kammer 6 enthaltene Druckmittel hebt die Kugel l4a von ihrem Sitz 15a ab (Pfeil H), drückt dagegen die Kugel l6a zusätzlich noch auf ihren Sitz. Der Stößel 19a ist in dieser Stellung der Fig. 2 von der Kugel 16a am weitesten entfernt und berührt diese Kugel nicht. Das vom Kolben 4a aus der Kammer 7 verdrängte Strömungsmittel kann frei durch die öffnung und die Leitung 9 entweichen.

Nach einer gewissen Bewegung des Kolbens gelangt dieser in die mit 4b bezeichnete Stellung gemäß Fig. Das Strömungsmittel der Kammer 6 hebt weiterhin die Kugel l4b an, drückt jedoch noch auf die Kugel l6b, die sich auf ihrem Ventilsitz 17b abstützt. Das Ende 24b des Stößels 19b ist nun zur Anlage an der Fläche 10 der Stirnwand 3 gekommen, während das andere Ende dieses Stößels 19b die Kugel 16b noch nicht berührt. Das in der Kammer 7 enthaltene Strömungsmittel kann aus dieser Kammer nur noch in Richtung der Pfeile J durch die Öffnungen 25b, 26b, 27b, 28b und 31b über die axiale Ausnehmung 23b zur Leitung 9 hin entweichen.

Bei der weiteren Bewegung des Kolbens gelangt dieser in die Stellung 4 gemäß Fig. 1. Das innere Ende des Stößels 19 kommt hier gerade zur Anlage an der Kugel 16, die jedoch von ihrem Ventilsitz noch nicht abgehoben wird.

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In der folgenden Stellung der Fig. ^l\ hebt dann schließlich der Stößel 19c die Kugel l6c von ihrem Ventilsitz 17c ab. Dadurch gelangt das in der Kammer 6 enthaltene Strömungsmittel in den ersten Teil der Leitung 13c, hebt die Kugel l4c von ihrem Ventilsitz ab und tritt über die Öffnungen 30c (Pfeile K) in die axiale Ausnehmung 23c und in die Leitung 9 ein. Da die kalibrierten öffnungen 25c, 26c und 27c nun durch die Bohrung 20c verschlossen sind, bleiben lediglich die Öffnungen 28c und 31c offen, durch die das in der Kammer 7 enthaltene Strömungsmittel entweicht (Pfeile L).

Im folgenden seien die Vorteile näher erläutert, die die beschriebene Zylinder-Kolben-Anordnung aufweist.

Es leuchtet zunächst ein, daß die Zylinder-Kolben-Anordnung über das eine oder das andere Verbindungsstück 8 bzw. 12 mit unter Druck stehendem Strömungsmittel versorgt werden kann. Bei Versorgung über das Verbindungsstück 8 wird der Kolben in Richtung des Pfeiles F gedrückt, wobei die Kugel 16 ein Entweichen des Strömungsmittels aus der Kammer 6 verhindert, mit Ausnahme der Zeitspanne am Ende des Hubes (was später noch erläutert wird). Bei Versorgung über das Verbindungsstück 12 wird der Kolben im entgegengesetzten Sinne zum Pfeil F bewegt, wobei die Kugel Ik diesmal ein Entweichen des Druckmittels aus der Kammer 7 verhindert.

Erreicht der Kolben das Ende seines Hubes in Richtung des Pfeiles F, so drückt er den Stößel an die Fläche 10 der Stirnwand 3 (Fig. 3 und 1). Das Strömungsmittel der Kammer 6 drückt den Kolben weiter; dieser wird jedoch gebremst, da das Strömungsmittel aus der Kammer 7 nur durch die kalibrierten öffnungen entweichen kann, die Verengungen

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bilden, nämlich zunächst durch die Öffnungen 25b, 26b, 27b, 28b und 31b, dann durch die Öffnungen 27, 28 und 31 und schließlich durch die Öffnungen 28c und 31c, die am Ende ihrerseits auch versperrt werden. Man erzielt auf diese Weise eine progressive Bremsung.

Erreicht ferner der Kolben die Position 4c gemäß Fig. 4, so wird die Kugel 16c von ihrem Ventilsitz abgehoben. Das Strömungsmittel der Kammer 6 entweicht nun in Richtung der Pfeile H und K zur Leitung 9 hin. Auf diese Weise wird der von diesem Strömungsmittel ausgeübte Druck gering, praktisch gleich Null, so daß sich auch der auf den Kolben 4 ausgeübte Druck auf Null verringert. Dieser Druckabfall erfolgt stets an einer genau bestimmten Stelle gegen Ende der Hubbewegung des Kolbens, nämlich dann, wenn der Stößel 19c die Kugel l6c von ihrem Ventilsitz abhebt.

Anhand von Fig. 3 sei noch eine weitere bemerkenswerte Eigenschaft erläutert. Steigt der Druck in der Kammer 7 übermäßig an und übersteigt er einen bestimmten Schwellwert, so wirkt er auf die Querschnitte S_ig und S_2i} des Stößels 19b und des Endes 24b; die sich hierdurch ergebende Wirkung ist der der Feder 22 entgegengesetzt und größer als diese. Dadurch wird der Stößel 19b in das Innere des Kolbens 4b zurückgedrückt und erneut eine direkte Verbindung zwischen der Kammer 7 und der Leitung 9 hergestellt. Der Stößel 19b und die Feder 22 begrenzen daher bei diesem Ausführungsbeispiel den Druckwert in der Kammer 7 und erfüllen damit die Funktion eines Entlastungsventiles.

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Es versteht sich, daß ein Stößel analog dem Stößel 19 auf der anderen Seite des Kolbens 4 vorgesehen werden kann, um bei der entgegengesetzten Hubbewegung des
Kolbens eine analoge Punktion zu erzielen.

Auch im übrigen sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche Abwandlungen des dargestellten Ausführungsbeispieles möglich.

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Claims

Patentansprüche

Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem Zylinder, einem gleitbeweglich im Zylinder angeordneten Kolben, einer im Zylinder auf einer ersten Seite des Kolbens angeordneten ersten Kammer, einer im Zylinder auf der zweiten Seite des Kolbens vorgesehenen zweiten Kammer, einer Abflußleitung, die die zweite Kammer mit dem Außenraum des Zylinders verbindet, ferner mit einem Stößel, der gleitbeweglich im Kolben angeordnet ist, sich gegenüber der die zweite Kammer begrenzenden Stirnwand des Zylinders befindet und mit einem Positions-Rückführelement in Verbindung steht, das den Stößel teilweise außerhalb des Kolbens zu halten versucht, wobei das äußere Ende dieses Stößels mit der die zweite Kammer begrenzenden Stirnwand in der am Ende des Kolbenhubes erreichten Stellung zusammenwirkt, während der Stößel bei Anlage an dieser Stirnwand eine direkte Verbindung zwischen der zweiten Kammer und der Abflußleitung versperrt, wobei wenigstens eine Verengung in diesem Stößel vorgesehen ist, die eine zweite Verbindung zwischen der zweiten Kammer und der Abflußleitung herstellt, dadurch gekennzeichnet , daß das äußere Ende {2k) des Stößels (19) einen Querschnitt besitzt, der kleiner ist als der Querschnitt der Außenfläche (29) dieses Stößels, so daß der Druck des auf die Differenz der beiden Querschnittsflächen wirkenden Strömungsmittels in der zweiten Kammer eine Kraft erzeugt, die der des Rückführelementes (22) entgegenwirkt und die ausreicht, wenn das genannte äußere Ende (24) an der Stirnwand (3) der zweiten Kammer (7) anliegt und der Druck einen vorbestimmten Wert erreicht, den Stößel (19) von dieser Stirnwand (3) abzuheben und erneut eine direkte Verbindung zwischen der zweiten Kammer (7) und der Abflußleitung (9) herzustellen.

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2. Zylinder-Kolben-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stößel (19) eine axiale Ausnehmung (23) besitzt, die sich dann, wenn der Stößel mit seinem Ende (24) an der Stirnwand (3) anliegt, in Verbindung mit der Abflußleitung (9) steht, daß ferner mehrere Verengungen in Form von kalibrierten Öffnungen (25, 26, 27, 28, 31)vorgesehen sind, die in radialer Richtung einerseits in die axiale Ausnehmung (23) einmünden und andererseits in die
zylindrische Außenfläche (29) des Stößels (19) und die in axialer Richtung verteilt angeordnet sind,
und daß weiterhin die genannte äußere Fläche (29)
mit Dichtungssitz (20) im Kolben gleitbeweglich geführt ist, so daß die genannten Öffnungen nacheinander durch den Kolben abgedeckt werden, wenn der Stößel (19) in den Kolben zurückgeführt wird, nachdem sich das Ende (24) des Stößels (19) an der Stirnwand

(3) des Zylinders abstützt.
3. Zylinder-Kolben-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungsleitung (13) den Kolben (4) durchsetzt und die erste Kammer (6) mit der Abflußleitung (9) verbindet, daß ferner ein erstes Rückschlagventil (14) in dieser Verbindungsleitung (13) so angeordnet ist, daß es den Durchtritt des
Strömungsmittels von der ersten Kammer (6) zur Abflußleitung (9) gestattet, während ein gleichfalls in
dieser Verbindungsleitung vorgesehenes zweites Rückschlagventil (16), stromabwärts des ersten Rüekschlagventiles (14), bezogen auf die erste Kammer (6) angeordnet ist und den Durchtritt des Strömungsmittels von der Abflußleitung (9) zur ersten Kammer (6) ge-

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stattet, und daß ferner der Stößel (19) gegenüber dem beweglichen Organ (16) des zweiten Rückschlagventlles angeordnet ist und durch das Rückführorgan (22) in einer ersten Lage gehalten wird, in der er mit dem beweglichen Organ (16) nicht in Eingriff steht, solange er die Stirnwand (3) des die zweite Kammer (7) begrenzenden Zylinders nicht berührt, während dieser Stößel in einer zweiten Stellung, in der er sich an dieser Stirnwand (3) abstützt, das zweite Rückschlagventil (16) öffnet.

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