DE2838978C3 - Druckmittelbetriebener Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung - Google Patents

Description

lige Arbeitszylinder eingesetzt wird L'in den Anlordcrungcii des Marktes gerecht zu werden, müssen die Hersteller deshalb eine Viel/ahi von Arheits/ylindern mit unterschiedlicher Dampfungscharakteristik auf Lager halten, oder von der Serienfertigung /ur liin/elfertigung übergehen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, den Arbeitszylinder gemäß Gattungsbegriff ilahingehend weiterzubilden, daß er eine auf einfachste Art und Weise veränderbare progressive Dampfungscharakteristik erhält.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ausgehend von einem Arbeitszylinder gemäß dein Gattungsbegriff des Patentanspruches I die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches I aufgeführten Maßnahmen vor.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Drosselschieber in der Längsbohrung der Kolbenstange des Dämpfungskolbens erlaubt auf einfachste Art und Weise eine Veränderung und Anpassung der progressiven Dämpfungscharakteristik der Endlagendänipfung, ohne daß der Arbeitszylinder demontiert oder nachbearbeitet zu werden braucht.

Zur einfachen Verstellung des Drosselschiebers sind die Merkmale des Anspruches 2 votgesehen.

Um sicherzustellen, daß der Dämpfungsraum des Hohlkolbens sich beim Rückhub des Arbeitszylinders ohne Behinderung durch die engen Drosselquerschnitte der DroFselbohrungen schnell wieder mit Druckmittel füllen kann, sind die Merkmale des Anspruches 3 vorgesehen. Die dort vorgeschlagenen Rückschlagventile lassen während des Rückhubes über einen verhältnismäßig großen Querschnitt Druckmittel in den für den nächsten Dämpfungshub benötigten Dämpfungsraum des Hohlkolbens einströmen, verhindern jedoch während des Dämpfungshubes ein vorzeitiges Abströmen des Druckmittels aus diesem Dämpfungsraum. Die im Patentanspruch 3 vorgeschlagenen Rückschlagventile sind in ihrer grundsätzlichen Funktion bereits aus der US-PS 2464962 bekannt. Für die Merkmale des Anspruches 3 wird deshalb nur im Zusammenhang mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 Schutz begehrt.

Bei einem cinfachwirkenden Arbeitszylinder, beispielsweise einem einfachwirkenden Arbeitszylinder mit Tauchkolben, werden zweckmäßig die Merkmale des Anspruches 4 vorgesehen. Die dort vorgeschlagene Rückstellfeder sorgt gegebenenfalls im Zusammenwirken mit dem Rückschlagventil gemäß Patentanspruch 3 für eine schnelle Befüllung des Dämpfungsraumes des Hohlkolbens während des Rückhubes des Arbeitszylinuers.

Bei einem doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einem im Zylindergehiiu.se abgedichtet geführten Hohlkolben und mit in jeder Endlage wirksamer Dämpfung sind zweckmäßig die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruches 5 vorgesehen.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen cinfachwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung gemäß der Erfindung, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen doppeltwirkenden hydraulischen Arbeitszylinder mit Endlagen-(lämpfiing gemäß der Erfindung.

Heim in Fig. I dargestellten, einfachwirkendm Arbeitszylinder in Form eines Tauchkolben-A:- bcitsz.vlinders ist dr.j /vlindertiehiiiise mit dem He-

zugszcichcu 1 uiKl das nach 11 Ih-η verschiebbare Ausgungsglicd mit dem Hezugszeichcn 2 bezeichnet. Uci Hetaligung des Atbehszylinders wird der Druck raum 3 des Zyliridcgehauses I derart mit Druckmittel beaufschlagt, daß das im oberen Ende des Zv Imdergehauses 1 dichtend geführte Ausgangsglied 2 nach oben ausgeschonen wird. Das AusgungMjicd 2 ist am unteren Ende lest mil einem Dämptungtkolben 4 verbunden, der in einem Hohlkolben 5 verschiebbar angeordnet ist. dessen Innenraum jN Dämpfuiigszylinder dient. Die Verbindung zwischen dem Ausgangsglied 2 und dem Dämpfungskolben 4 erfolgt über eine Kolbenstange 6. die nach oben ans dem Hohlkolben 5 austritt. Der Hohlkolben 5 lsi am oberen Ende mit einem Anschlagbund 7 versehen, der an einen kreisringförmigen Anschlag 8 des Zylindergehäuses 1 anschlägt, wenn das Ausgangsglied 2 seine obere Endlage erreicht. Hei weiterer Verschiebung des Ausgangsgliedcs 2 nach oben bewegt sich also der Dänipfu.igskoiben 4 relativ zum Hohlkolben S. wodurch das im Dämpfungsraum V des Hohlkolben* 5 enthaltene Druckmittel verdrängt w^:rd und aus diesem Dämpfungsraum 9 abfließt. Der Abfluß des Druckmittels aus dem Dämpfungsraum 9 erfolgt über radiale Drosselbohrungen 10a, 10/> und 10r in der Kolbenstange 6, die miteinander durch eine in der Kolbenstange 6 vorgesehene und in den Druckraum 3 ausmündende Längsbohrung 11 verbunden sind. Die Drosselbohrungen 10«, 10/j und 10c sind in Längsrichtung auf den aus dem Hohlkolben 5 austretenden Abschnitt der Kolbenstange 6 verteilt, so daß bei aus dem Hohlkolben 5 austretender Kolbenstange 6. d. h. also beim Dämpfungshub, zunächst alle Drosselkanäle 10a. 10/) und 10c für den Abfluß des Druckmittels aus dem Dämpiungsraum 9zur Verfügune stehen. Nach jeweils einem bestimmten Hub des Dämpfungskolbens 4 werden die Drosselbohrungen 10u um! 10/> aus dem Dämpfungsraum 9 des Hohlkolbens 5 herausbewegt, so daß für den Abfluß de.i Druckhiittds aus dem Dämpfungsraum 9 kleiner werdende Abflußquerschnitte zur Verfügung stehen. Infolgeilf-sen .(■fährt der Dämpfungskolben 4 mit zunehmenden', Dämpfungshub eine stärkere Dämpfung.

In der Längsbohrung 11 ist ein Drosselschieber 12 angeordnet, der mittels eines an seinem unteren Ende vorgesehenen Schraubgewindes 13 in der Längsbohrung 11 axial verstellbar ist und dabei die Drosselquerschnitte der Drosselbohrungen 10a. 1Ob und 10< verändert. Mit diesem Drosselschieber 12 kann also die Intensität der Dämpfung verstellt werden. Um diese Verstellung auch bei eingebauter Endlagendämpfung vornehmen zu können, ist der Drosselschieber 12 in seinem aus der Längsbohrung 11 netai'KUigcndcn Ende mit Ansatzflächen 14 für ein Verstellwerkzeug, beispielsweise für einen Schraubenzieher oder sinen Schraubenschlüssel versehen.

Für den Rückhub des Dämpfungskolbens 4 in seine Ausgangsstellung ist im Dämpfurigsraum 9 des Hohlkolbcns S eine Rückstellfeder 15 angeordnet. Damit währenddes Ruckhubesdas Druckmittel unbehindert in den Dämpfungsraum 9 einströmen kann, ist im Deckel des Hohlkolhcns 5 ein Rückschlagventil lh angeordnet, welches wahrend des RücÄhubes geöffnet ist und während des Dampfimgshubes zum Druck raum 3 hin geschlossen ist.

Heim in I ig. 2 dargestellten, doppelt«rkiink n Arbeitszylinder ist das Zylindergchäuse mil dein H< /uiiszeichen 17 um! tier Hohlkolben mit dem IU Mi₁;-

/eichen IH bezeichnet, welcher hier in dem /vlindii gehäuse 17 dichtend gclühit isi uiul zugleich als Arbeitskolben des doppeltwirkenden Arbeits/vlindeisdieiil. Das Ausgangsglied 19des Arbeitszv linders isi hiei einstückig mit der Kolbenstange IMi; des Da in pt u ugs kolbe ns 20 ausgebildet, der in dem Innen üiiiin des I lolilkolbens 18 dichtend geführt ist und /vvii I )anipfiingsiaunic 21. 21« begrenzt. Die Kolbenstange 19« des Däniplungskolbens 20 tritt durch beule Stirnseiten lies I lohlkolbeiis 18 hindurch und 1--I in den nach beiden Seiten austretenden I iingsab schnitten mit tailialen Drosselbohriingen 22«. 22/> und 22t sowie 23«. 23/' und 23< versehen. Die Dros seiboiiiungen 22«. 22/' und 22( einerseits und Dios selbohningen 23«, 23/' und 23c andererseits mihI ubei eine I angsbohrung 24 in der Kolbenstange I9</ jevvi-iN iiutereiniiiiiler verbunden und stehen jeweils ubei diese I .äiiusboliruny 24 mit den /ugeordncu-n I )mk kiaiimeii 25 b/w . 26 des At beits/v lindeis in \ ei biiidiing Die Drosselbohi ungen 22«. 22/> und 22c i-iiiciscits sowie 23«. 23/' und 23( andeu-rseils suul .ml die .ms tli'ii Daniplungsiaiinien 21. 21 ti austreten ilen I augenabschnille ilet Kolbenslange 19« derail veileilt angeordnet, dall mcIi in beiden Hewemini;sliehluniien des Diimpliingskolbens 2(( relativ /um Hohlkolben IH die oben anhand der Ii μ I erliiulerle .Abnahme der Di(isseli|iiersehnille uiul damit eine pioüressive lliimpfiinusvvirkunj: ergibl

In der l.iiiiL'^b«»lining 24 tier Kolbeiisianue l'i« ist auch hiir ein I )rosselsehieber 27 eingebaut, der mit-IeIseines SchiaubgewiiKles 28 axial verstellbar ist und dabei die !)iosseli|uersehnitte aller Drosselbohiungen 23 uni\ 24 verstellt. Weiterhin si ml in beiden Stirnseiten des !lohlkolbeiis 18 Rückschlagventile 2V und 30 eingebaut, die ein unbehindei les N.iellt liii Vu von Diuekmillel von dem jeweils mit Druck beaiil'selilaglen Diiickraimi 25 oder 26 des Arbeits/v lunlers hei in ilen Damplunusiauni 21 b/w . 21« siehei/iisiellen. beim Diimpfuugshub jedoch den Diiinplungsiaiiin 21 b/vv. 11 α gegen den Druck räum 26 b/w 25 ab/tispci ten.

Die in I ig. 2 dargestellte Ausluhi ungslomi eines iliehti nd geführten und als Aibcitskolben dieiknden I lohlkolbeiis kann gegebenenfalls auch nur bei in ei nei K ich I Ii ng vvii k sanier Dämpfung /week in a Ii ig scm. In diesem I alle braucht nureii'ei ilei aus dem Diinip liingsraiim aiistretentlen Kolbenstangeiiabsehnitle mit Drosselbnhnmiien versehen /u sein.

I Ik" /u 2 Ul.iti /in l-nunüen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Druckmittelbetriebener Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung mit folgenden Merkmalen:

a) in einem Zylindergehäuse ist ein Hohlkolben verschiebbar angeordnet, dessen Bewegung durch mindestens einen Endanschlag begrenzt ist;

b) der Innenraum des Hohlkolbens dient als Dämpfungszylinder, in dem ein Dämpfungskolben unter Bildung mindestens eines Dämpfungsraumes abgedichtet geführt ist;

c) der Dämpfungskolbcn ist mittels einer Kolbenstange mit dem Ausgangsglied des Arbeitszylinders fest verbunden;

d) der bzw. die Dämpfungsräume sind über je einen Drosselkanal mit einem Druckraum des Arbeitszylinders verbunden;

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

e) der oder die Drosselkanäle sind jeweils als in den Druckraum mündende Längsbohrung (11; 24) in der Kolbenstange (6; 19a) ausgebildet, die axial versetzte radiale Drosselbohrungen (10a, 1.9ft, 10c; 22a, 22ft, 22c; 23a, 23b, 23c) aufweist, die in einer Endstellung des Dämpfungskolbcns (4; 20) alle in den Dämpfungsraum (9; 21,21a) münden und mit weiter aus dem Dämpfungsraum (9; 21,21a) austretender Kolbenstange (6; 19a) nach und nach verschließbar sind;

f) in der Längsbohrung (11; 24) ist ein insbesondere durch Schraubgewinde (13; 28) verstellbarer Drosselschieber (12; 27) angeordnet, durch den die Dun hflußquerschnitte der Drosselbohrungen (10a, lOb, 10c; 22a, 22h, 22c; 23a, 23b, 23c) verstellbar sind.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselzylinder (12; 27) mit einem Ende aus der Längsbohrung (11; 24) herausragt und das herausragende Ende mit Ansatzflächen (14) für ein Versteliwcrkzeug versehen ist.

3. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsraum (9; 21, 21a) mit dem Druckraum (3; 25, 26) über ein in Richtung zum Druckraum (3; 25. 26) sperrendes Rückschlagventil (16; 29, 30) verbunden ist.

4. Einfachwirkender Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Dämpfungsraum (9) zwischen Dämpfungskolben (4) und Hohlkolben (5) eine Rückstellfeder (15) angeordnet ist.

5. Doppeltwirkender Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem im Zylindergehäuse abgedichtet geführten Hohlkolben und mit in jeder Endlage wirksamer Dämpfung, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (19a) beidseitig aus dem Dämpfungszylindcr (21, 21 fi) heraustritt und daß die Dnmelbnhrtingen (22«, 22b. 22c; 23«, 23/), 23c) beider Kndlagendhmpfungcn von einem gemeinsamen Drosselschieber (27) verstellbar sind.

Die Erfindung betrifft einen druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches I.

Bei einen nach dem Stande der Technik (DE-OS s 2 336066) bekannten Arbeitszylinder der genannten Art bleibt der Drosselquerschniti der in den Stirnflächen des Dämpfungszylinders angeordneten Drosselkanälc über den gesamten Dämpfungshub konstant. Für ein weiches Ansprechen der Endlagenuämpfung,

κι insbesondere bei Verwendung eines inkompressihlen Druckmittels wie z. B. Hydrauliköl, wäre es demgegenüberwünschenswert, wenn der Drosselquerschnitt mit zunehmendem Dämpfungsweg kleiner würde, so daß die Dämpfung eine progressive Charakteristik er-

1-5 hielte, d.h. sich mit zunehmendem Dämpfungsweg allmählich verstärkte.

Ein Arbeitszylinder, dessen Endlagendämpfung eine solche progressive Charakteristik aufweist, ist aus der US-PS 3 974910 bekannt. Dort wird das Druck-

2Ii mittel aus einem Dämpfungsraum über radial in der Kolbenstange des Arbeitszylinders angeordnete Bohrungen und eine mit diesen verbundene, ebenfalls in der Kolbenstange befindliche Längsbohrung abgeleitet, wobei die Radialbohrungen derart auf die Länge des Dämpfungshubes verteilt angeordnet sind, daß sie mit weiter aus dem Dämpfungsraum austretender Kolbenstange nach und nach verschlossen werden, so daß der Drosselquerschnitt mit zunehmendem Dämpfungshub kleiner wird. Bei diesem vorbekannten Arbcitszylinder sind die Dämpfungsräume gleichzeitig die Arbeitsraum^ des Arbeitszylinder und ortsfest an beiden Enden des Arbeitszylinders angeordnet, so daß er einer anderen Gattung angehört. Diese Gattung von Arbeitszylindern mit Endlagendämpfung hat gegenüber der erfindungsgemäßen Gattung den Nachteil, daß sich der die Drosselbohrungen aufweisende Teil der Kolbenstange jeweils an einem Ende des Arbeitszylinders in eine ortsfeste Sackbohrung im Zylinderdeckel einfädeln muß, war, mit erheblichen Ab-

4Ii dichtungs- und Vcrschicißproblemen verbunden ist.

Nach dem Stande der Technik (DE-OS 2705836 und DE-OS 2729162) sind schließlich auch Arbeitszylinder mit progressiver Endlagendämpfung bckannt, bei denen der Dämpfungskolben relativ zum Aiisgangsglied des Arbeitszylinder* verschiebbar ist. am Ende des Arbeitshubes an einem Endanschlag anschlägt und in einen als Dämpfungszylinder dienenden Hohlkolben einschiebbar ist. Dabei sperrt auch hier

5Ii der Dämpfungskolben mit zunehmendem Dämpfungshub eine Reihe von axial versetzt angeordneten radialen Drossclbohrungen im Hohlkolben ab, so daß sich eine progressive Dämpfungscharaktcristik ergibt.

Die vorbekannten Arbeitszylinder mit progressiv stärker werdender Endlagendämpfung haben den Nachteil, daß die Dämpfungscharakteristik ein für allemal feststeht, und zwar vorgegeben durch die Querschnitte und die Anordnung der Drossclkanäle. Dem-

Mi gegenüber sind die Anforderungen an die DämpfungscharakteriMik in Abhängigkeit von den jeweiligen fiinsiitzhcdingungen des Arbeitszylinder* höchst unterschiedlich. Insbesondere muß clic Dättipfungscharakteristik auf die zu bewegenden Massen und die

<ό gefahrenen Geschwindigkeiten abgestimmt sein. Hc-1 der Scricnhcrstclinng von hydraulischen Arhcits/ylindern mit fvndlagcndäinpfung weiß man jedoch nicht, unter welchen Arbcitshediniuinucn der iewei-