DE2854186A1

DE2854186A1 - Daempfungsvorrichtung fuer hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE2854186A1
Application number: DE19782854186
Authority: DE
Inventors: Keith Dell
Original assignee: BRADFORD CYLINDERS Ltd
Current assignee: BRADFORD CYLINDERS Ltd
Priority date: 1977-12-20
Filing date: 1978-12-15
Publication date: 1979-06-21
Also published as: ES476002A1; FR2412731A1

Description

BRADFORD CYLINDERS LIMITED, Bradford, England

Dämpfungsvorrichtung für Hydraulikzylinder

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Dämpfungsvorrichtung für lineare Hydraulikzylinder.

In einem linearen Hydraulikzylinder sind Dämpfungsvorrichtungen gewöhnlich an den zwei Endstellen des Kolbenhubs, vorgesehen, um zu verhindern, daß der Kolben mit maximaler Beschleunigung gegen die Enden des Zylinders schlägt, was einen entsprechend starken mechanischen Stoß oder Schlag verursachen würde. Die Abdämpfung an jedem Ende wird erreicht durch eine zylindrische Dämpfungsbuchse oder -hülse auf einer Stange, die axial aus dem Kolbenkopf hervorsteht, wobei die Buchse oder Hülse in eine relativ genau passende zylindrische Bohrung im Zylinderabschlußdeekel eintritt, wenn sich der Kolben dem Ende seines Hubs nähert. Ein Fluid wird dann aus dem Zylinder heraus durch die Engstelle herausgedrückt, welche zwischen der Dämpfungshülse und der zylindrischen Bohrung ausgebildet ist, und auf diese Weise wird eine Dämpfungskraft erzeugt, um die Geschwindigkeit des Kolbens zu verlangsamen. Um nun tatsächlich eine wirksame Dämpfung zu erreichen, ist ein relativ geringes Spiel zwischen der Dämpfungshülse und der zylindrischen Bohrung notwendig, infolge normaler Schwankungen hinsichtlich der Dimensionen und Konzentrizitäten kann jedoch dieses geringe Spiel nicht gleichbleibend gehalten werden und es kann daher zu einem Festfressen zwischen der Dämpfungshülse oder -buchse und der zylindrischen Bohrung kommen.

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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, in dieser Hinsicht.eine Abhilfe zu schaffen.

Bei der Lösung obiger Aufgabe geht die Erfindung aus von einem linearen Hydraulikzylinder, der Dämpfungsvorrichtungen aufweist, um den Schlag oder Stoß des Kolbens auf den Zylinder am einen Ende oder jedem Ende seines Hubs abzudämpfen. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dämpfungsvorrichtung ein zylindrisches Dichtungselement aufweist, das von der Kolbenstange oder dem Kolben getragen wird und in Eingriff mit einer ringförmigen Dichtfläche in der Nähe des einen Endes des Zylinders bringbar ist, um den Zylinderraum zwischen dem Kolben und dem Dichtungselement abzudichten, wenn sich der Kolben diesem Ende nähert, und daß die oder jede Dämpfungsvorrichtung ferner einen eingeschnürten oder verengten Leckagekanal in der Zylinderwand aufweist,' der die Dichtfläche umgeht, um zu ermöglichen, daß das Fluid aus dem Zylinderraum entweichen kann, wobei das Zylinder-Dichtungselement axial in Richtung des Kolbens gegen eine federnde Vorspannung verstellbar ist.

Vorzugsweise sind die Dämpfungsvorrichtungen für beide Endstellen des Kolbenhubs vorgesehen und sie sind auch von gleicher Ausführung. In dem Fall, daß die Kolbenstange nur durch einen Abschlußdeckel am einen Ende des Zylinders hindurchtritt, kann das zylindrische Dichtungselement als Hülse rund um die Kolbenstange an der Seite des Kolbens aufgesetzt werden, die gegen den Abschlußdeckel zeigt, während das Dichtungselement an der anderen Seite des Kolbens in ähnlicher Weise auf einer Verlängerungsstange befestigt werden kann.

In einer solchen Konstruktion wird die Dämpfung bestimmt oder beeinflußt durch die Leckageöffnung, die exakt kontrolliert bzw. eingestellt werden kann, und die

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Probleme des Festfressens sind vermieden. Der ringförmige Bereich des Kolbenkopfs, auf den die Dämpfungskraft einwirkt, kann gegenüber bekannten Konstruktionen vergrößert werden, da sein innerer wirksamer Durchmesser nur bestimmt wird durch den Durchmesser des Teils der Stange, auf dem das Dichtungselement befestigt ist, und folglich nicht durch den Außendurchmesser einer Dämpfungshülse oder -buchse, die auf einer ähnlichen Stange befestigt ist. Dadurch wird auch der Druck verringert, der während des Dämpfungsvorganges erzeugt wird.

Das zylindrische Dichtungselement kann als großflächiges Rückschlagventil wirken, wenn es aus seiner Dichtungsposition gegen den Kolben verstellt werden soll, wenn nämlich der Kolben sich am einen Ende seines Hubs befindet. Wenn dann ein Fluid eingeführt wird, um den Kolben gegen das andere Ende seines Hubs zu treiben, wird das Dichtungselement gegen den Kolben gedrückt, wodurch die Dichtung aufgehoben wird. Das Fluid kann dann unmittelbar auf den Kolben einwirken. Bei der üblichen Bauart von Dämpfungsvorrichtungen kann das Fluid nur langsam in den Zylinder eingeführt werden, da es zwischen der Dämpfungshälse oder -buchse und der zylindrischen Bohrung hindurchtreten muß. Es können zwar zur Überbrückung dieser Einschnüring oder Verengung Rückschlagventile verwendet werden, infolge der Raumknappheit oder Beengtheit weisen sie jedoch normalerweise nur eine begrenzte Strömung auf und der Rückhub des Kolbens beginnt daher langsam.

Die Erfindung wird anschließend an Hand der Zeichnung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Längsschnitt eines linearen Hydraulikzylinders, der Dämpfungsvorrichtungen enthält, wobei der Kolben in der einen Endstellung seines Hubs abgebildet ist.

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Der Zylinder weist einen rohrförmigen Mittelabschnitt 1 auf, an den zwei Abschlußdeckel 2 und 3 angeschraubt sind. Jeder Abschlußdeckel enthält einen Rohranschluß 4, der über eine zylindrische Bohrung 5 oder 6 mit der Innenseite des Mittelabschnitts 1 kommuniziert. Der eine Abschlußdeckel 2 ist durchbrochen oder mit einer Öffnung versehen, um eine Kolbenstange 7 aufzunehmen, die mit einer Kolbenkopf 8 verbunden ist, der verschiebbar im Mittelabschnitt 1 des Zylinders sitzt. An jedem Ende seines Hubs legt sich der Kolbenkopf 8 gegen eine Stirnwand 9 oder 10, die durch die entsprechenden Abschlußdeckel 2 oder 3 gebildet ist.

Aus dem Kolbenkopf 8 erstreckt sich axial eine Stange 11, die eine erste verschiebbare Hülse 12 trägt und eine Kappe 13 aufweist, die die erste Hülse auf der Stange sichert. Die erste Hülse 12 wird durch eine Druckfeder 14 von dem Kolbenkopf weggedrückt, und sie trägt an ihrer Innenseite einen Dichtungsring 24, der eine flüssigkeitsdichte Abdichtung gegenüber der Stange herstellt.

Die erste Hülse 12 weist eine ringförmige Dich-' tungsflache 15 auf, die an einem ringförmigen Flansch vorgesehen ist, welcher von der äußeren zylindrischen Oberfläche der Hülse nach außen ragt. Die Dichtungsfläche 15 befindet sich an der Seite des Flansches, die vom Kolbenkopf abgelegen ist. Die Seite des Flansches, die sich näher am Kolbenkopf befindet, bildet eine Fläche, gegen welche die Druckfeder wirken kann. Die Dichtungsfläche kann an einer entsprechenden ringförmigen Dichtungsfläche 22 aufliegen, die an einer Abstufung im Durchmesser des Zylinders vorgesehen ist, wodurch eine flüssigkeitsdichte Abdichtung gebildet wird. Die ringförmige Dichtungsfläche 22 kann in der zylindrischen Bohrung 6 im Abschlußdeckel 3 vorgesehen sein, wie dies in

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der Zeichnung gezeigt ist. Die erste Hülse 12 ist in dieser Dichtungsposition abgebildet.

Eine zweite verschiebbare Hülse 16, die der ersten Hülse 12 ähnlich ist, ist auf einem verjüngten Teil der Kolbenstange 7 vorgesehen. Die zweite Hülse 16 wird durch eine Druckfeder 17 von dem Kolbenkopf weggedrückt. Die Hülse 16 weist eine der ringförmigen Dichtungsfläche 15 ähnliche ringförmige Dichtungsfläche 18 auf, welche . eine flüssigkeitsdichte Abdichtung mit einer entsprechenden ringförmigen Abdichtungsfläche 23 in der zylindrischen Bohrung 5 bilden kann, ähnlich der Dichtungsfläche 22 in der zylindrischen Bohrung 6. Die Hülse 16 ist im Abstand von ihrer Dichtungsposition abgebildet.

In jedem AbSchlußdeekel 2 und 3 ist ein Kanal 19 vorgesehen, der die inneren und äußeren Enden der Bohrung 5 und 6 verbindet und die abgestufte Fläche der Bohrung überbrückt, an der die Auflagedichtung hergestellt wird. Dieser Kanal ermöglicht es, daß ein Fluid an der Dichtung vorbeitreten kann, und die Leckage wird kontrolliert durch ein einstellbares Nadelventil 20. Aus Gründen der Vereinfachung bzw. Zweckmäßigkeit sind in der Zeichnung nur ein Kanal 19 und ein Ventil 20 abgebildet.

In jedem Abschlußdeckel 2 und 3 ist ferner ein Luft- Auslaßventil 21 vorgesehen, das dazu dient, jegliche Luft abzugeben, die zufällig innerhalb des Zylinders eingeschlossen wird, wobei bemerkt wird, daß nur ein Ventil 21 in der Zeichnung abgebildet ist.

In Betrieb tritt ein Fluid in den Zylinder am einen Ende durch einen der Rohranschlüsse 4 ein und treibt den Kolbenkopf 8 gegen das andere Ende des Zylinders. Es wird nun angenommen, daß das Fluid in den Zylinder durch den Rohranschluß 4 im Abschlußdeckel 2 eintritt und den Kolben-

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kopf 8 gegen den Abschlußdeckel.3 treibt. Das Fluid im Zylinder zwischen dem Kolbenkopf 8 und dem Abschlußdeckel 3 strömt durch die Bohrung 6 aus dem Zylinder heraus. Wenn der Kolbenkopf sich dem Ende seiner Hubs nähert, tritt die Hülse 12 in die Bohrung ein, wobei die Hülse durch die Druckfeder 14 von dem Kolbenkopf weggedrückt wird. Die ringförmige Dichtungsfläche 15 der Hülse legt sich gegen die entsprechende Dichtungsfläche 22 in der Bohrung 6 und bildet eine flüssigkeitsdichte Abdichtung. Wenn sich der Kolbenkopf 8 der Stirnwand 10 nähert, steigt der Fluid-Druck im Zylinderraum zwischen dem Kolbenkopf und dem Abschlußdeckel 3 an und die Kolbenbewegung verlangsamt sich. Das Fluid entweicht an der Dichtung vorbei unter Kontrolle, und zwar durch den Kanal 19 und das Ventil 20. Die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids durch das Ventil 20 steuert die Verzögerung des Kolbens. Schließlich legt sich der Kolbenkopf 8 gegen die Stirnwand 10, und in der Zeichnung ist der Kolbenkopf in dieser Position abgebildet.

Wenn ein Fluid in den Zylinder durch den Rohranschluß 4 im Abschlußdeckel 3 eintritt und den Kolbenkopf 8 gegen den Abschlußdeckel 2 treibt, wird eine Dämpfung des Aufschlags des Kolbenkopfes auf die Endwand 9 in ähnlicher Weise erreicht, und zwar durch die Bildung einer Abdichtung zwischen der Dichtungsfläche 18 an der Hülse 16 und der Dichtungsfläche 23 innerhalb der Zylinderbohrung 5.

In der in der Zeichnung abgebildeten Konstruktion tritt jede Hülse oder Buchse in ihre entsprechende Bohrung 5 oder 6 ein, die einen kleineren Durchmesser als der Mittelabschnitt 1 aufweisen, und das Fluid strömt ungehindert durch den Spielraum zwischen der Hülse und der Bohrung, bevor die ringförmige Dichtungsfläche 15 oder 18 an der Hülse sich gegen die Dichtungsfläche 22 oder 23 innerhalb der Bohrung legt. Eine Verringerung dieses Spielraums kann eine Vorstufe der Dämpfung bewir-

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ken, und zwar hervorgerufen durch den beengten Fluß des Fluids an der Hülse vorbei, der der abschließenden Dämpfung vorangeht, welche durch das Nadelventil bestimmt wird. Es können auch zahlreiche Stufen einer solchen vorgeschalteten Dämpfung dadurch geschaffen werden, daß man den Durchmesser der Hülse abstuft oder daß. man den Durchmesser der Bohrung 5 oder 6 entsprechend abstuft, um eine fortschreitende Verringerung des Spielraums zwischen der Hülse und der Bohrung 5 oder 6 zu schaffen. Wenn eine oder mehrere vorgeschaltete Dämpfungsstufen verwendet werden, wird der Spielraum zwischen der Hülse und der Bohrung 5 oder 6 klein und es können getrennte Rückschlagventile erforderlich werden, um einen langsamen Start des Kolbens bei seinem Rückhub zu vermeiden.

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Claims

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BRADFORD CYLINDERS LIMITED, Bradford, England

Patentansprüche

Linearer Hydraulikzylinder mit Dämpfungs vorrichtungen zum Dämpfen des Aufschlags des Kolbens auf dem Zylinder am einen Ende oder beiden Enden seines Hubs, dadurch gekennzeichnet, daß die oder jede Dämpfungsvorrichtung ein zylindrisches Dichtungselement (12, 16) aufweist, das von der Kolbenstange (7) oder dem Kolben getragen wird und in Anlage" mit einer ringförmigen Dichtungsfläche (22, 23) in der Nähe von einem Ende des Zylinders bringbar ist, um den Zylinderraum zwischen dem Kolben (8) und dem Dichtungselement abzudichten, wenn sich der Kolben diesem Ende nähert, und daß die oder jede Dämpfungsvorrichtung ferner einen verengten Leckagekanal (19) in der Zylinderwandung aufweist, der die Dichtungsfläche (22, 23) überbrückt, um zu ermöglichen, daß das Fluid aus dem Zylinderraum entweichen kann, wobei das zylindrische Dichtungselement (12, 16) entgegen einer federnden Vorspannung (14, 17) gegen den Kolben (8) axial verstellbar ist.
2. Linearer Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Dichtungselement eine zylindrische Hülse (12, 16) aufweist, die auf der Kolbenstange (7) oder einer am Kolben (8) befestigten Stange (11) verschiebbar ist und daß die Hülse einen ringförmigen Flansch aufweist, dessen eine Seite (15, 18) in Anlage mit der ringförmigen' Dichtungsfläche (22, 23) gebracht werden kann.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Linearer Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Dichtungselement (12, 16) außer Anlage mit der ringförmigen Dichtungsfläche 22, 23) gegen den Kolben (8) verstellbar ist, wenn sich der Kolben am Ende seines Hubs am einen Ende des Zylinders befindet.
4. Linearer Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser eines Teils des Zylinders an dem einen Ende des Zylinders auf einen Durchmesser verringert ist, der kleiner als derjenige des Kolbens (8) und größer als derjenige des zylindrischen Dichtungselements (12, 16) ist, wodurch ein vorgeschalteter Dämpfungseffekt erzielt wird, wenn das Dichtungselement in diesen Teil des Zylinders eintritt und dia Fluidströmung durch diesen Teil einschnürt, bevor es in Anlage mit der ringförmigen Dichtungsfläche (22, 23) kommt.
5. Linearer Hydraulikzylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser dieses Teils des Zylinders fortschreitend verringert ist, wodurch der vorgeschaltete Dämpfungseffekt fortschreitend größer wird, wenn sich das zylindrische Dichtungselement durch diesen Teil gegen seine zugeordnete ringförmige Dichtungsfläche bewegt.
6. Linearer Hydraulikzylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des zylindrischen Dichtungselements entlang seiner Achse sich fortschreitend verändert und an dem Ende neben dem Kolben am größten ist, wodurch der vorgeschaltete Dämpfungseffekt fortschreitend größer wird, wenn das Dichtungselement in diesen Teil des Zylinders eintritt.

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7. Linearer Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 4 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß an diesem einen Ende des Zylinders ein Fluideinlaß (4) vorgesehen ist, durch den ein Fluid in den Zylinder eingeführt werden kann, wenn der Zylinder sich am Ende seines Hubs an diesem Ende des Zylinders befindet, ohne daß es zwischen dem zylindrischen Dichtungselement und der Wand dieses Teils des Zylinders hindurchtreten muß.
8. Linearer Hydraulikzylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der verengte Leckagekanal (19) ein Nadelventil (20) aufweist.

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