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Vorrichtung zur Dämpfung eines Kolbens
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bei Erreichen einer Endstellung.
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, um die Bewegung eines Kolbens
in Druckflüssigkeitszylindern bei Erreichen einer Endstellung zu dämpfen.
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Es sind derartige Vorrichtungen bekannt, bei denen ein am Kolben befestigtes
Verschlußglied beim Dämpfungsvorgang in eine Auslaßöffnung, die dem Kolben gegenüberliegt,
eintritt, wobei ein als Rückschlagventil dienender Ring mit axialem Spiel in einer
ringförmigen Nut so angeordnet ist, daß er den Durchfluß der Druckflüssigkeit durch
die ringförmige Auslaßöffnung, die zwischen der Wand, die die Auslaßöffnung bestimmt
und dem Verschlußglied gebildet wird, drosselt, während er den Fluß in entgegengesetzter
Richtung während des Rückhubes des Kolbens freigibt.
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Eine derartige Einrichtung ist bekannt durch die schwedische Patentschrift
347 046. In dieser bekannten Einrichtung besitzt der Ring, der als Rückschlagventil
dient, einen nicht deformierbaren Querschnitt und um das Aufschieben und federnde
Anlegen an der leicht konischen Oberfläche des Verschlußgliedes bzw. an der Auslaßöffnung
zu erleichtern, ist der Ring geschlitzt, d.h. im Umfang unterbrochen. Dies führt
jedoch zu einer sehr hohen Reibung zwischen dem Ring und der genannten Oberfläche
und es besteht die Gefahr des Schrägstellens, Fressens und hohen Verschleisses.
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Um einen genügend großen Flüssigkeitsdurchfluß während des Rückhubes
zu ermöglichen, sind gewisse Kanäle (in der genannten Patentschrift mit Bezugsziffer
14 bezeichnet) vorgesehen, die vom Boden der ringförmigen Nut durch die angrenzende
Wand in die Zylinderkammer vor dem Kolben führen. Diese Rückflußkanäle bedeuten
eine konstruktive
Komplikation und machen die Hersiilung schwierig
und teuer.
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Zweck der Erfindung ist es, eine derartige Vorrichtung so zu verbessern,
daß bei einfacher und billiger Konstruktion der Verschleiß am Ring und die Gefahr
des Festfressens vermindert und eine wirksame Dichtung während des Dämpfungsvorganges
ebenso erzielt wird, wie ein ausreichender Flüssigkeitsdurchtritt während des Rückhubes,
ohne daß eigene Rückflußkanäle erforderlich sind.
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Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß der als Rückschlagventil
wirkende Ring einen solchen Querschnitt aufweist, daß er mindestens eine radiale
Deformation zulässt und auf seinen Umfang verteilt, Durchlaßöffnungen besitzt, die
in dem Bereich der Innenseite der ringförmigen Nut liegen, so daß sie den Flüssigkeitsdurchfluß
während des Rückhubes ermöglichen.
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Dadurch, daß der Ring einen radial nachgiebigen Querschnitt besitzt,
insbesondere mit einer ringförmigen Lippe versehen ist, die geeignet ist, sich an
die ihr gegenüberliegenden Fläche anzulegen, kann der Ring im Umfang ungeteilt sein
- mit Ausnahme des radial begrenzten Teiles, der mit Durchflußöffnungen für den
Rückfluß versehen ist -und kann elastisch in die Ringnut einschnappen. Der Ring
kann über seinen ganzen Umfang gleichartig gestaltet sein, so daß die Gefahr der
Schrägstellung und des Festfressens vermieden ist. Darüber hinaus wird die Zentrierung
des Ringes während des Aufschiebens erleichtert, woraus sich eine zufriedenstellende
Abdichtungswirkung über den ganzen Umfang ergibt. Die Dichtung wird noch wirksamer,
wenn eine ringförmige Lippe während des Dämpfungsvorganges durch den ziemlich hohen
Flüssigkeitsdruck an die Anlagefläche gedrückt wird.
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Da sich die Durchflußöffnungen im Ring selbst befinden, ist es nicht
notwendig, eigene Rückflußkanäle in der Abschlußwand des Zylinders oder dem Verschlußglied
vorzusehen. Die
Konstruktion wird vielmehr einfach und billig, da
die Öffnungen bei der Herstellung in tnfacher Weise erzeugt werden können, z.B.
durch Stanzen.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind in den Unteransprüchen
und in der nachstehenden Beschreibung einer in den Zeichnungen dargestellten, bevorzugten
Ausführungsform angegeben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Mittellängsschnitt durch das eine Ende eines
Flüssigkeitszylinders, der mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung versehen ist;
Fig. 2 eine Teilansicht von Fig. 1, nämlich den Ring, der als Rückschlagventil und
beim Dämpfungsvorgang als Verschluß der ringförmigen Auslaßöffnung dient; Fig. 3
die gleiche Ansicht wie Fig. 2 mit der Stellung des Ringes während des Rückhubes;
Fig. 4 den ganzen als Rückschlagventil dienenden Ring in Vorderansicht und Fig.
5 einen Schnitt durch den Ring nach der Linie V-V in Fig. 4.
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Fig. 1 zeigt das eine Ende eines Hydraulikzylinders mit dem Zylinderrohr
1, dem Kolben 2 mit einer Kolbendichtung 3, einer Kolbenstange 4 und dem Verschlußstück
5, durch das die Kolbenstange 4 nach außen geführt ist durch eine Auslaßöffnung
6 und eine äußere Führungshülse 7. In die Hülse 7 ist eine Büchse 8 eingesetzt mit
Dichtungs- und Abstreifringen 9 bzw. 10. Die Fig. zeigt außerdem zwei Muttern 11,
12, durch die der Zylinder mit den nicht dargestellten Zugstangen des Zylinders
verbunden werden kann, eine Feststellschraube 13 für die Führungshülse 7, eine Anschlußstelle
15 für die Zuführung
der Hydraulikflüssigkeit, wobei diese Anschlußstelle
15 mit der Zylinderkammer 14 vor dem Kolben 2 und mit der Auslaßöffnung 6, bei der
in Fig. 1 dargestellten Stellung des Kolbens, in Verbindung steht. Ferner ist dargestellt
ein einstellbares Drosselventil 16, das die Zylinderkammer 14 mit der Zuleitung
15 durch einen Kanal 17 verbindet. Wie später noch gezeigt wird, können das Drosselventil
16 und der Verbindungskanal 17,die in an sich bekannter Weise angeordnet sind, ersetzt
oder ergänzt werden durch eine andere,jedoch nicht einstellbare Drosselvorrichtung.
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Der Kolben 2 hat einen Dämpfungsansatz oder Kragen 18, der als Drosselkörper
dient und in den Kolben 2 eingeschraubt ist. Dieser Ansatz 18 hat einen wesentlich
kleineren Durchmesser als der Kolben 2 und besteht in dem dargestellten Ausführungsbeispiel
aus einer zylindrischen Hülse, in die ein schmaler Teil 4' der Kolbenstange 4 eingesetzt
ist. Der Dämpfungsansatz 18 ist so bemessen, daß er wenigstens teilweise mit einem
gewissen radialen Spiel in die gleichfalls im wesentlichen zylindrische Auslaßöffnung
6 eintreten kann, wobei dieses radiale Spiel größer ist als ein radiales Spiel,
das sich aus Fertigungstoleranzen ergibt, sowie aus der Abnutzung der Dichtungs-
und Führungsmittel 3 bzw. 8 bis 10 des Kolbens 2 und der Kolbenstange 4 nach langem
Gebrauch. Auf diese Weise wird ein hohlzylindrischer ringförmiger Durchlaß 19 (Fig.
3) gebildet zwischen der Außenseite 20 des Dämpfungsansatzes 18 und der Wand 21,
die die Auslaßöffnung 6 bestimmt. Um die gewünschte Dämpfung zu erzielen, wenn der
Kolben sich seiner Endstellung nähert, muß der Durchfluß der Hydraulikflüssigkeit
durch den ringförmigen Durchlaß 19 während des Dämpfungsvorganges gedrosselt oder
völlig abgesperrt werden. Im letzteren Fall kann der Druckanstieg ausgeglidchen
werden mittels eines besonderen Drosselventils, beispielsweise des Drosselventils
16.
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Um eine Drosselung oder ein Absperren des Flüssigkeitsflusses durch
den zylindrischen Durchlaß 19 zu erreichen,
ist gemäß der Erfindung
der besonders geformte Ring 22 vorgesehen, der als Rückschlagventil dient und mit
axialem Spiel in einer ringförmigen Nut 23 angeordnet ist, die sich in der Wand
21 der Auslaßöffnung 6 befindet. Diese ringförmige Nut 23 hat über ihren ganzen
Umfang gleiche Form und wird, wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht, begrenzt durch
eine zylindrische Bodenwand 24 und zwei Seitenwände 25, 26, von denen jede in einer
Radialebene liegt. Eine dieser Wände, nämlich die Wand 25, die näher an der Zylinderkammer
14 liegt, reicht radial nach innen nicht so weit gegen die Zentralachse als die
andere Wand 26, die von der Zy7inderkammer 14 weiter abliegt. Somit ist, gesehen
von der Zylinderkammer 14 aus, die Auslaßöffnung 6 bzw. die radiale Außenseite des
Durchlasses 19 begrenzt durch einen ersten Wandteil 21', einem zweiten Wandteil,
der durch den Boden 24 der ringförmigen Nut gebildet wird und einem dritten Wandteil
21, der einen kleineren Durchmesser hat als der erste Wandteil 21 " Der Ring 22,
der im ganzen in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist, besteht aus einem federnden oder
elastischen Werkstoff wie aus Stahl - in Pneumatikzylindern vorzugsweise aus Kautschuk
oder Kunststoff - und enthält einen radial inneren Teil 27, der durch eine sich
in axialer Richtung erstreckende ringförmige Lippe gebildet wird und dessen freies
Ende zweckmäßig etwas radial nach außen gebogen ist, um die Verschiebung und Zentrierung
auf dem Dämpfung ansatz 18 zu erleichtern, einem sich im wesentlichen in radiale
Richtung erstreckenden Zwischenstück 28, das mit dem radial innenliegenden Teil
verbunden ist und einem radial außenliegenden Abschnitt 29, der mit einer Anzahl
gleichmäßig über den Umfang verteilter Öffnungen versehen ist, die gebildet sind
durch eingestanzte, im wesentlichen radial verlaufende Schlitze 30, die nach außen
bis an die freie Kante 29' reichen Der Ring hat, wie ins° besondere aus Fig. 5 ersichtlich,
einen im wesentlichen C-förmigen oder richtiger gesagt, umgekehrt C förmigen
Querschnitt.
Dieser C-förmige Querschnitt ermöglicht eine verhältnismäßig große elastische Deformation
in radialer Richtung, so daß der Ring 22, obwohl er in Umfangsrichtung geschlossen
ist, in die ringförmige Nut 23 einschnappen kann, indem er, wie aus Fig. 2 und 3
ersichtlich, durch den weiteren Wandabschnitt 21' der Auslaßöffnung eingeschoben
wird.
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Die ringförmige Nut 23 und der Ring 22 sind so aufeinander abgestimmt
bemessen, daß der Ring 22 ein beträchtliches axiales Spiel zwischen den Seitenwänden
25 und 26 hat.
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Vorzugsweise hat der Ring 22 auch ein gewisses, jedoch nur geringes
radiales Spiel gegen den Boden 24 der ringförmigen Nut 23, so daß die Genauigkeit
der ringförmigen Nut 23 nur von geringem Einfluß auf die Zentrierung des Ringes
ist.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung geht aus den Fig. 2 und 3 hervor.
Wenn sich der Kolben 2 dem Zylinderverschlußstück 5 nähert, wie in Fig. 2 durch
den Pfeil P1 angedeutet, so tritt der Dämpfungsansatz 18 in die Auslaßöffnung 6
ein und der radial innere Teil des Ringes 22 schiebt sich über die etwas abgeschrägte
Vorderseite 20' des Dämpfung ansatzes 18, wobei gleichzeitig eine Zentrierung des
Ringes 22 und eine axiale Verschiebung desselben in die in Fig. 2 dargestellte Stellung
eintritt. Diese axiale Verschiebung wird teils durch die Reibung an den Ansatz 18
und teils durch die axiale Kraft erzeugt, die von der ausaeiibt wird - -austretenden
Hydraulikflüssigkeit
die wenigstens am Anfang durch den ringförmigen Durchlaß 19 aus tritt. Hat der Ring
22 die in Fig. 2 dargestellte Stellung erreicht, so legt sich sein mittlerer Abschnitt
28 dichtend an die Seitenwand 26 der ringförmigen Nut 23 an, während seine innere
ringförmige Lippe 27 an der zylindrischen Oberfläche 20 des Dämpfungsansatzes anliegt.
An diesen beiden Berührungsstellen wird die dichtende Berührung unterstützt durch
den Druck der Hydraulikflüssigkeit, so daß der ringförmige
Durchlaß
19 während des Dämpfungsvorganges vollständig verschlossen ist. Die Dämpfungscharakteristik
und der Druckabfall können beeinflußt werden mittels des Drosselventils 16, das
in Fig. 1 darges-> ilt ist. Wahlweise oder zusätzlich kann der Dämpfungsansatz
mit einer Anzahl über den Umfang verteilter und axial verlaufender Rillen versehen
sein, wodurch ein festgelegter Abfluß der Hydraulikflüssigkeit durch den Ring 22
ermöglicht wird.
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Eine solche axial verlaufende Rille 31 ist durch die strichpunktierten
Linien 31 in Fig. 2 und 3 angedeutet.
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Die Tiefe und/oder Breite der Rille 31 nimmt in Richtung gegen den
Kolben 2 ab, um auf diese Weise eine progressive Drosselung und einen optimalen
Dämpfungseffekt sicherzustellen.
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Wenn der Kolben 2 während des Rückhubes in entgegengesetzter Richtung
bewegt wird, wie in Fig. 3 durch den Pfeil P2 angegeben, so wird der Ring 22 von
dem Dämpfungsansatz 18 mitgenommen, oder unter dem Einfluß des Drucks der Hydraulikflüssigkeit
in axialer Richtung verschoben bis zu der Stellung, in der die äußeren Kanten 29'
gegen die Seitenwand 25 der ringförmigen Nut 23 stoßen, wobei gleichzeitig der Zwischenraum
zwischen dem mittleren Abschnitt 28 des Ringes und der gegenüberliegenden Seitenwand
26 der ringförmigen Nut 23 freigegeben wird. Bei dieser Stellung des Ringes kann
die Hydraulikflüssigkeit durch den ringförmigen Durchlaß 19 angesaugt werden und
in ausreichend großem Fluß durch die Innenseite der Nut 23 und im wesentlichen in
axialer Richtung durch die schlitzförmigen Öffnungen 30 des Ringes 22 hindurchtreten.