DE2729162A1

DE2729162A1 - Hydraulikzylinder-daempfungsvorrichtung

Info

Publication number: DE2729162A1
Application number: DE19772729162
Authority: DE
Inventors: Edward Valentine Leskovec; Ralph Dennis Porter
Original assignee: Towmotor Corp
Current assignee: Caterpillar Industrial Inc
Priority date: 1976-08-23
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1978-03-02
Also published as: CA1047369A; GB1520395A; US4065112A

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. 8000 MÜNCHEN 22

KARL H. WAGNER .' Gewürzmühlsrasse

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77-S-277O

TOWMOTOR CORPORATION, Peoria, Illinois, V.St.A.

Hydraulikzylinder-Dämpfungsvorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Dämpfen des Stoßes eines Teleskopgliedes bezüglich eines anderen Teleskopgliedes bei einem Hydraulikzylinder.

Mehrstufige, einfach wirkende Hydraulikzylinder, wie sie beispielsweise als Hubzylinder an Hubstaplern und dgl. verwendet werden, gestatten eine Einziehung unter den Bedingungen des freien Falls, wenn relativ schwere Lasten getragen werden. Gelegentlich schlagen die teleskopartig angeordneten Glieder des Hydraulikzylinders am Ende der Hubbewegungen gegeneinander, und zwar mit einer Kraft, die ausreicht, um ein unerwünschtes Geräusch und sogar bauliche Schädigungen am Hydraulikzylinder hervorzurufen.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Dämpfung oder Abfederung der Bewegung eines Teleskopgliedes bezüglich eines anderen Teleskopgliedes bei einem Hydraulikzylinder mit einem Wandglied ausgestattet, welches von einem der Teleskopglieder getragen wird, um so eine Sackbohrung zu bilden, die ein

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TELEFON (089)298527 TELEGRAMM: PATLAW MÖNCHEN TELEX: 5-22039 patw d

offenes und ein entgegengesetzt liegendes geschlossenes Ende aufweist; dabei ist ein Kolben hin und her bewegbar innerhalb der Sackbohrung angeordnet, und zwar für eine Bewegung zwischen einer ersten Stellung benachbart zum offenen Ende der Bohrung und einer zweiten Stellung benachbart zum geschlossenen Ende, wobei eine veränderbare Kammer dazwischen ausgebildet wird; eine vom anderen der Teleskopglieder getragene Oberfläche dient zum Eingriff mit dem Kolben, um dessen Versetzung in seine zweite Stellung dann zu bewirken, wenn die Teleskopglieder sich einer vorbestimmten Stellung bezüglich einander annähern; schließlich ist eine Vielzahl von mit Axialabstand angeordneten Zumeßöffnungen durch das Wandglied hindurch ausgebildet, und zwar zwischen den ersten und zweiten Stellungen des Kolbens, um so eine sequentielle Verschließung dieser Öffnungen durch den Kolben vorzusehen, wenn dieser sich zu seiner zweiten Stellung hinbewegt, wodurch fortlaufend das Strömungsmittelaustreten aus der Kammer eingeschränkt wird, wenn sich der Kolben seiner zweiten Stellung nähert. Eine derartige Dämpfungsoder Abfederungsvorrichtung bewirkt die Verzögerung der Teleskopglieder des Hydraulikzylinders, wenn sie zusammentreffen, wodurch jeglicher Stoß zwischen diesen Gliedern verhindert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ebenfalls ohne weiteres bei mehrstufigen Hydraulikzylindern verwendbar und sie ist relativ einfach im Aufbau und billig in der Herstellung.

Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 einen Vertikalquerschnitt des einen Endes eines Hydraulikzylinders mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung;

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Fig. 2 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, aber von einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der Zumeßhülse der Fig. 2.

Die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung ist in Fig. 1 allgemein bei 10 dargestellt, und zwar zur Verwendung in Verbindung mit einem mehrstufigen Hydraulikzylinder,dessen eines Ende bei 11 dargestellt ist. Der mehrstufige Hydraulikzylinder 11 kann von irgendeiner üblichen Konstruktion derjenigen Bauart sein wie sie üblicherweise zum Anheben des Mastes bei einem Hubstapler oder dgl. verwendet wird, wobei hier nur diejenigen Elemente des Hydraulikzylinders dargestellt sind, die für ein Verständnis der Erfindung notwendig sind.

Ein solcher Hydraulikzylinder 11 besitzt ein äußeres Teleskopglied oder einen hohlen Zylinder 13 und ein inneres Teleskopglied oder einen hohlen Zylinder 14, welch letzterer mit Abstand innerhalb des Aussengliedes 13 angeordnet ist. Das Aussenglied 13 besitzt einen oberen Endteil 15 verschlossen durch eine Endkappe 16, die vorzugsweise in das Endteil eingeschraubt oder in anderer Weise darinnen befestigt ist. Der Hydraulikzylinder 11 gehört zur einfach wirkenden Bauart und benötigt daher an seinem oberen Ende keine Strömungsmittelleitung. Das innere Teleskopglied 14 besitzt ebenfalls einen oberen Endteil 17, der durch einen Stopfen 18 verschlossen ist.

Erfindungsgemäß weist die in Fig. 1 gezeigte Dämpfungsvorrichtung 10 ein zylindrisches Wandglied oder eine Zumeßhülse 20 auf, um eine Sackbohrung 21 zu bilden. Die Sackbohrung weist ein oberes offenes Ende 23 und ein entgegengesetztes geschlossenes Ende 24 auf. Die Seitenwand der Hülse ist mit einer Vielzahl von mit Axialabstand angeordneten Zumeßöffnungen 25 benachbart zum geschlossenen Endteil der Bohrung ausgestattet, wobei diese öffnungen die Bohrung 21 mit einer Ringkammer 26 verbinden, die zwischen den äußeren bzw. inneren Teleskop-

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gliedern 13, 14 gebildet ist.

Die Dämpfungsvorrichtung 10 umfaßt ebenfalls einen Kolben 27, der hin- und herbewegbar innerhalb der Sackbohrung 21 angeordnet ist, und zwar für eine Bewegung zwischen einer ersten Stellung benachbart zum offenen Ende der Bohrung und einer zweiten Stellung benachbart zum geschlossenen Ende 24. Der Kolben besitzt eine Endfläche 28 an einem Ende und einen langgestreckten Schaft 30, der sich vom anderen Ende aus erstreckt. Eine veränderbare Kammer 31 ist in der Sackbohrung 21 zwischen der Endfläche 28 des Kolbens und dem geschlossenen Ende 2 4 der Bohrung ausgebildet. Ein Federhohlraum 32 ist vorzugsweise in der Endfläche 28 des Kolbens vorgesehen, um für ein Ende einer Vorspannfeder 34 einen Sitz zu bilden. Das andere Ende dieser Feder sitzt am geschlossenen Ende 24 der Bohrung 21 und spannt normalerweise den Kolben in seine erste Stellung hin vor. Ein Schnappring 35 sitzt in einer Nut 36, die um die Bohrung benachbart zum offenen Ende 23 herum ausgebildet ist, um so den Kolben innerhalb der Bohrung zurückzuhalten.

Der langgestreckte Schaft 30 des Kolbens ist vorzugsweise mit einem Kronenkopf 38 (vgl. Fig. 1) an seinem entfernt gelegenen Ende ausgestattet, um eine selbstausrichtende Berührung gegenüber der inneren Queroberfläche 39 der Endkappe vorzusehen. Die innere Queroberfläche 39 dient auch als ein Anschlag für einen Anschlageingriff mit einer Endoberfläche 40 der Hülse 20. Die Hülse 20 ist ebenfalls vorzugsweise mit einem einen verminderten Durchmesser aufweisenden oberen Endteil 41 um seinen Umfang herum ausgestattet, um ein ringförmiges Führungsglied 42 zu tragen. Das Führungsglied besitzt natürlich eine Größe für eine Gleitberührung mit dem hohlen Innenumfang des äußeren Teleskopgliedes 13, um die Hin- und Herbewegung desselben bezüglich des inneren Teleskopgliedes 14 in einer üblichen Weise zu führen. Eine Vielzahl von Axialschlitzen 43 ist im Umfang des Führungsgliedes 42 ausgebildet, um Strömungsmittel von der Kammer 26 auf der einen

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Seite zu einer Kammer 44, gebildet zwischen den Endteilen der inneren und äußeren teleskopischen Glieder 14 bzw. 13, zu verbinden.

Nimmt man an, daß das innere Teleskopglied 14 starr verankert ist, so läuft beim Einführen von hydraulischem Strömungsmittel in die Ringkammer 26 zwischen den Teleskopgliedern das Strömungsmittel durch die Schlitze 4 3 im Führungsglied 42 und in die Kammer 44. Der Druck dieses Strömungsmittels wird gegen die Innenoberfläche der Endkappe 16 wirken und das Anheben des äußeren Teleskopgliedes 13 bezüglich des inneren Gliedes 14 bewirken. Wenn dies erfolgt, so kommt die Endkappe vom Kolben 27 außer Eingriff, wodurch es ermöglicht wird, daß der Kolben durch die Feder 34 aus der in Fig. 1 gezeigten Zwischenstellung heraus in seine erste Stellung bewegt wird, wo der Kolben am Schnappring 35 anliegt. Strömungsmittel in Kammer 26 tritt ebenfalls in die Öffnungen 25 ein, um die Kammer 31 anzufüllen.

Um den Hydraulikzylinder 11 einzuziehen, wird die Kammer 26 zum Tank hin in irgendeiner geeigneten, nicht gezeigten Weise abgelassen, was das Absteigen des äußeren Teleskopgliedes 13 auf das Innenglied 14 gestattet. Wenn der Hydraulikzylinder eine schwere Last trägt, so bewirken die auf das äußere Glied einwirkenden Schwerkräfte ein recht schnelles Absinken, was ohne das Vorhandensein der Dämpfungsvorrichtung zur Folge haben würde, daß die Endkappe 16 des Aussengliedes gegen das Ende des Innengliedes schlägt und möglicherweise eine Schädigung des Hydraulikzylinders hervorruft.

Durch die erfindungsgemäße Dämpfungsvorrichtung 10 berührt jedoch die Innenoberfläche 39 der Endkappe 16 dann, wenn sich der Hydraulikzylinder dem Ende des Absinkhubs nähert, den Schaft 30 des Kolbens 27, was den Kolben veranlaßt, sich zu seiner zweiten Stellung hinzubewegen. Diese Bewegung hängt jedoch vom Ausstoßen des Strömungsmittels aus der Kammer 31 ab, was nur durch die Zumeßöffnungen 25 geschehen kann.

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Wenn der Kolben weiter in die Sackbohrung 21 hinein fortschreitet, so läuft die untere oder Endfläche 28 aufeinanderfolgend an axial mit Abstand angeordneten Zumeßöffnungen vorbei, um so fortlaufend eine Einschränkung des Austrittspfades von Strömungsmittel aus der Kammer hervorzurufen. Infolgedessen wird eine Gegenwirkungskraft innerhalb der Kammer erzeugt, die die Bewegung des äußeren Glieds in den letzten Stufen des Abstieghubs des Hydraulikzylinders verzögert, um so das Aussenglied in einer ruckfreien glatten sowie gesteuerten Art und Weise anzuhalten, wodurch jedweder substantieller Schlag zwischen der Endoberfläche 40 der Hülse 20 und der Innenfläche 39 der Endkappe 16 verhindert wird.

Fig. 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Verwendung einer Dämpfungsvorrichtung 50 ähnlich der Dämpfungsvorrichtung gemäß Fig. 1, aber mit bestimmten Unterschieden demgegenüber. In Fig. 2 sind diejenigen Bauteile, die ähnlich solchen in Fig. 1 sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, selbst wenn sie im folgenden nicht im einzelnen erneut erläutert werden, da sich die folgende Beschreibung in erster Linie auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 1 und 2 erstreckt.

Wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 weist die Dämpfungsvorrichtung 50 eine Zumeßhülse 51 und einen Kolben 52 auf, der hin- und herbuwegbar in der Hülse angeordnet ist. Der Hauptunterschied des Fig. 2-Ausführungsbeispiels besteht darin, daß der Kolben 52 und Hülse 51 durch das andere Teleskopglied 13, also nicht durch das innere Teleskopglied 14 wie beim ersten Ausführungsbeispiel , getragen werden. Dies wird durch Vorsehen einer Sackbohrung 54 in der inneren Queroberfläche 39 der Endkappe 16 des äußeren Gliedes erreicht. Wie man am besten in Fig. 3 erkennt, ist der Aussenumfang der Hülse 51 mit einem einen verminderten Durchmesser aufweisenden Endteil 55 zur Aufnahme innerhalb der Sackbohrung 54 ausgestattet. Der Umfang besitzt ebenfalls ein Zwischen-Aussenschraubgewinde 56 zum Eingriff mit einem Innengewinde 58, welches in der Bohrung 54 zur

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Befestigung der Hülse an der Endkappe vorgesehen ist. Die Hülse besitzt ebenfalls vorzugsweise einen entgegengesetzt angeordneten, vergrößerten Endteil in der Form eines Hexagonalkopfes 59 zur Aufnahme eines geeigneten Werkzeugs, was die Befestigung der Hülse an der Endkappe erleichtert. Eine Vielzahl von Axialnuten, von denen eine bei 60 gezeigt ist, ist ebenfalls im Umfang der Hülse ausgebildet, und zwar schneiden sich diese Nuten mit den Zumeßöffnungen 25, um eine Bahn von der Kammer 26 innerhalb der Bohrung 21 der Hülse zur Verbindung von Strömungsmittel mit der Kaminer 44 zwischen den Enden der inneren und äußeren Teleskopglieder 13 und 14 zu schaffen. Ein langgestreckter Schaft 62 ist in den Boden der Bohrung 54 eingeschraubt, und zwar koaxial zur Hülse 51, um eine Führung für die Vorspannfeder 34 vorzusehen.

Ein weiteres erfindungsgemäßes Unterscheidungsmerkmal des zweiten Ausführungsbeispiels besteht darin, daß das innere Teleskopglied 14 mit einem Anschlagglied 64 ausgestattet ist, welches eine Queroberfläche 65 aufweist, und zwar für den Anschlageingriff mit dem Kronenkopf 38 des Kolbenschafts 30. Das Stopp- oder Anschlagglied 64 ist vorzugsweise mit Öffnungen 66 ausgestattet, welche die Strömungsmittelverbindung von der einen zur anderen Seite herstellen.

Im Betrieb arbeitet die Dämpfungsvorrichtung 50 ähnlich der Dämpfungsvorrichtung 10 der Fig. 1 bei der Verzögerung beim Abstieg des Aussenglieds 13 zum Innenglied 14 hin, um so den Schlag der Endkappe 16 gegen das benachbarte Ende 68 des Innengliedes 14 zu verhindern. Zusammenfassend sieht die Erfindung eine Federungsvorrichtung vor, um einen Hydraulikzylinder abzudämpfen, wobei ein Kolben hin- und herbewegbar innerhalb einer Sackbohrung angeordnet ist. Der Kolben schließt dabei erfindungsgemäß aufeinanderfolgend eine Vielzahl von mit

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Axialabstand angeordneten Zumeßöffnungen ab, die durch die Wand der Bohrung verlaufen, und zwar geschieht dies, wenn sich der Kolben aus einer ersten Stellung benachbart zum offenen Ende der Bohrung in eine zweite Stellung benachbart zu seinem geschlossenen Ende hinbewegt, wodurch fortlaufend das Austreten von Strömungsmittel aus der Bohrung eingeschränkt wird, um so die Bewegung eines der Teleskopglieder des Hydraulikzylinders gegenüber dem anderen zu verzögern.

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L e e r s e i I e

Claims

Patentansprüche

Vorrichtung zur Abdämpfung der Bewegung eines Teleskopgliedes eines Hydraulikzylinders gegenüber einem anderen Teleskopglied, gekennzeichnet durch von einem der Teleskopglieder (13, 14) getragene Wandmittel (20), die eine Sackbohrung (21) mit einem offenen Ende (23) und einem entgegengesetzten geschlossenen Ende (24) bilden, einen innerhalb der Sackbohrung (21) hin- und herbewegbar angeordneten Kolben (27) zur Bewegung zwischen einer ersten Stellung benachbart zum offenen Ende (23) der Bohrung (21) und einer zweiten Stellung benachbart zum geschlossenen Ende (24), wobei eine veränderbare Kammer (31) dazwischen ausgebildet ist,

von dem anderen der Teleskopglieder (13,14) getragene Oberflächenmittel für den Eingriff mit dem Kolben (27) zur Bewirkung der Verdrängung des Kolbens (27) zur ersten Stellung hin, wenn die Teleskopglieder (13, 14) sich einer vorbestimmten Stellung bezüglich einander nähern und durch eine Vielzahl von mit Axialabstand angeordneten Zumeßöffnungen (25) ausgebildet durch die Wandmittel (20) verlaufend, und zwar zwischen den ersten und zweiten Stellungen des Kolbens (27) derart, daß diese Öffnungen aufeinanderfolgend durch den Kolben (27) abgeschlossen werden, wenn dieser sich zur zweiten Stellung hinbewegt, wodurch fortlaufend das Strömungsmittelaustreten aus der Kammer (31) eingeschränkt wird, wenn der Kolben (27) sich seiner zweiten Stellung nähert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Vorspannmittel (34), um normalerweise den Kolben (27) in seine erste Stellung vorzuspannen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (27) ein Innenende (28) mit einem darinnen ausgebildeten Federhohlraum (32) aufweist, und wobei die Vorspannmittel eine Kompressionsschraubenfeder (34) umfassen, die mit einem Ende in dem Federhohlraum (32)

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ORIGINAL INSPECTED

sitzt und mit dem anderen Ende am geschlossenen Ende (24)

07901 der Sackbohrung (21) sitzt. ΔΙΔυ
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Schnappring (35) angeordnet in einer Nut (36), ausgebildet benachbart zum offenen Ende (23) der Bohrung (21), um den Kolben (27) darinnen zurückzuhalten.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Glied (13) eine Endkappe (16) besitzt, welche das eine Ende (15) abschließt, und wobei die Endkappe (16) eine innere Queroberfläche (39) aufweist, welche die Oberflächenmittel bildet.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Glied (13) einen Endteil (41) benachbart zur Endkappe (16) aufweist, und daß die Wandmittel (2O) an dem Endteil (41) befestigt sind, wobei das offene Ende (23) der Bohrung (21) zur Endkappe (16) des Aussengliades

(13) hinweist.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (27) einen langgestreckten, sich von dort aus erstreckenden Schaft (30) aufweist, wobei der Schaft (30) ein entferntgelegenes Ende besitzt, welches aus dem offenen Ende (23) der Bohrung (21) ausfahrbar ist, und zwar für die Berührung mit der Queroberfläche (39) der Endkappe (16) .
8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandmittel (20) einen Aussenumfang aufweisen und ein ringförmiges Führungsglied (42; getragen vom Umfang besitzen, und zwar für eine Führungsbeziehung mit dem Aussenglied (13).

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9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Aussenglied (13) eine Endkappe (16) besitzt, die ein Ende desselben verschließt, und wobei die Endkappe (16) eine innere Queroberfläche (39) besitzt und eine Sackbohrung (54) ausgebildet in der Oberfläche (39), und wobei die Wandmittel (2O) eine zylindrische Hülse (51) aufweisen, die einen ersten Endteil (55) befestigt innerhalb der Sackbohrung (54) der Endkappe (16) und einen zweiten Endteil (59) sich von dort aus erstreckend besitzt.
10. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (51) einen Aussenumfang einschließlich Axialnutmitteln (60) aufweist, welche längs der Öffnungen (25) diese schneidend angeordnet sind und sich oberhalb der Innenoberfläche (39) der Endkappe (16) erstrecken, um eine Austrittsbahn für Strömungsmittel aus der Kammer (31) vorzusehen .
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein Endglied (14) einen Endteil benachbart zur Endkappe (16) des anderen Glieds (13) aufweist, und wobei der Endteil ein Wandglied mit einer Queroberfläche (65) besitzt, welche die Oberflächenmittel bildet und zum Kolben (52) hinweist (vgl. Fig. 2).
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1O,dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (52) einen sich wegerstreckenden langgestreckten Schaft (30) besitzt, der ein entfernt gelegenes Ende besitzt und aus dem offenen Ende der Sackbohrung (54) ausfahrbar ist für den Eingriff mit der Queroberfläche (65) des Wandgliedes.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das entferntgelegene Ende des Schafts (30)mit einem Kronenkopf (38) ausgestattet ist, und zwar für die Selbstausrichtung mit der Queroberfläche (65).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (54) in der Endkappe (16) mit einer Bodenoberfläche ausgestattet ist, in der eine koaxiale, mit Gewinde versehene Bohrung vorhanden ist und die eine langgestreckte Federführungsschraube (62) eingeschraubt darinnen aufweist und innerhalb der Vorspannfeder (34) angeordnet ist (Fig. 2).

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