DE3825453A1 - Hydraulikzylinder - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Hydraulikzylinder mit Endlagen- Dämpfung, mit einem doppeltwirkenden Kolben, der auf einer an einem Ende des Hydraulikzylinders austretenden Kolben­ stange befestigt ist, jeweils einem Ein- und Auslaß für Hydrauliköl in den beiden Endbereichen des Hydraulikzylin­ ders, jeweils einer den Innenraum des Hydraulikzylinders verlängernden Zylinderkammer mit gegenüber dem Innendurch­ messer des Hydraulikzylinders verringertem Durchmesser an beiden Zylinderenden, jeweils einem koaxialen Dämpfungs­ kolben an beiden Stirnseiten des Kolbens, dessen Außendurch­ messer der zugehörigen Zylinderkammer angepaßt ist, und jeweils einer Drosselbohrung, die die Zylinderkammern durch das Zylindergehäuse hindurch mit dem Innenraum des Zylinders verbindet.

Derartige Hydraulikzylinder befinden sich auf dem Markt. Der Innenraum des Hydraulikzylinders ist an beiden Enden durch Zylinderkammern mit verringertem Durchmesser verlängert. Dieser verringerte Durchmesser entspricht dem Außendurch­ messer von beiderseits des Kolbens vorgesehenen Abschnitten der Kolbenstange, die nach Art eines Kolbens in die Zylinder­ kammern in den beiden Endstellungen eintreten und daher im vorliegenden Zusammenhang als Dämpfungskolben bezeichnet werden.

Anschließend an einen Abschnitt mit dem erwähnten verringer­ ten Durchmesser erweitern sich die Zylinderkammern zu einem Endabschnitt mit wiederum vergrößertem Durchmesser, in den jeweils eine der beiden Ein- und Auslaßöffnungen mündet. Ferner mündet in die erweiterten Endabschnitte jeweils eine enge Bohrung, die durch das Gehäuse des Zylinders oder eines zugehörigen Kopfstückes hindurch einen Verbindungs­ kanal zum Inneren des Hydraulikzylinders schafft. Die Bohrung kann durch eine Stellschraube gedrosselt oder voll­ ständig geschlossen werden.

Wenn die Dämpfungskolben in der Endphase des Hubes in die zugeordnete Zylinderkammer eintreten, wird die Verbindung zwischen dem Innenraum des Zylinders und der Zylinder­ kammer im wesentlichen unterbrochen. Das in dem Zylinder verbliebene Hydrauliköl wird durch den verhältnismäßig engen, gedrosselten Verbindungskanal in den Endabschnitt der Zylinderkammern gedrückt und kann von dort durch den Auslaß austreten. Auf diese Weise wird die Bewegungs­ geschwindigkeit des Kolbens in den beiden Endphasen ver­ ringert und gedämpft, so daß ein hartes Anschlagen des Kolbens in der Endstellung vermieden werden kann.

Diese Lösung hat vor allem den Nachteil, daß die Verringe­ rung der Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens in der End­ phase des Hubes zwangsläufig auch für die Bewegungsgeschwin­ digkeit in der Anfangsphase beim Rückweg des Kolbens gilt. Das unter Druck in den erweiterten Endabschnitt der Zylin­ derkammern eintretende Öl erreicht die Wirkfläche des Kolbens nur über den gedrosselten Verbindungskanal, also mit zeitlicher Verzögerung. Darüber hinaus wirkt das Öl zwar auf die Stirnfläche der Dämpfungskolben, die jedoch verhältnismäßig gering ist und auf der kolbenstangenseiti­ gen Seite zusätzlich um die Querschnittsfläche der Kolben­ stange vermindert wird. Das langsame Anfahren des Kolbens kann zwar in einigen Fällen durchaus wünschenswert sein, jedoch gilt dies zumindest dann nicht, wenn verhältnis­ mäßig rasche Bewegungsabläufe gefordert werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikzylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, der einerseits eine Dämpfung in der Endphase des Hubes ermöglicht, andererseits aber ein rasches Anfahren des Kolbens bei Zufuhr von Drucköl gestattet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ein- und Auslässe unmittelbar in den Innenraum des Zylinders münden.

Dieser scheinbar verhältnismäßig geringe Unterschied gegen­ über der gattungsgemäßen Bauweise führt zu erheblichen Unterschieden in der Wirkungsweise der einzelnen Bauteile und der Funktion insgesamt. Die Zylinderkammern sind nicht integrierter Bestandteil des Ein- und Auslaßsystems, sondern Teil eines vollständig gesonderten Dämpfungs­ mechanismus, so daß sie entsprechend den Erfordernissen des Einzelfalles ausgelegt werden können, ohne daß auf die Ein- und Auslaßfunktion Rücksicht genommen werden muß. Der Ölstrom ist beim Dämpfungsvorgang nicht vom Innenraum des Zylinders durch den gedrosselten Verbindungskanal in die Zylinderkammer und von dort in den Auslaß gerichtet, sondern verläuft aus der Zylinderkammer zurück in den Zylinder und von dort zum Auslaß. Dies hat zur Folge, daß in den Fällen, in denen eine Endlagen-Dämpfung nicht gewünscht wird und der Verbindungskanal geöffnet wird, nur die verhältnismäßig geringe Ölmenge in den Zylinderkammern durch den engen Verbindungskanal ausgestoßen werden muß. Bei der bekannten Lösung muß in jedem Fall der restliche Inhalt des im Durchmesser wesentlichen größeren Zylinders durch den Verbindungskanal austreten, so daß stets eine gewisse End­ lagen-Dämpfung beibehalten wird. Wird Drucköl zur Rück­ führung des Kolbens eingeleitet, so wirkt dieses unverzüg­ lich und ohne Drosselung sofort auf die gesamte Kolbenfläche.

Im übrigen können die Zylinderkammern einen über die gesamte Länge gleichbleibenden, an den Außendurchmesser der Dämpfungskolben angepaßten Innenquerschnitt aufweisen, und die Dämpfungskolben können Dichtringe tragen, so daß eine bessere Abdichtung und damit eine höhere Dämpfung möglich ist, als es bei der bekannten Lösung der Fall ist. Bei der bekannten Lösung ist nur ein verhältnismäßig kurzer Abschnitt der Zylinderkammern an den Querschnitt der Dämpfungskolben angepaßt, da der Endabschnitt wegen der gleichzeitigen Einmündung des Ein- und Auslasses und des Verbindungskanals erweitert werden muß. Damit eröffnet sich zugleich die Möglichkeit, verhältnismäßig kompakte, in das Innere des Zylinders eingesetzte Kopfstücke mit dem Außendurchmesser des Zylinders zu verwenden, da die Ein- und Auslässe in bezug auf die Kopfstücke nach innen versetzt am Zylindermantel angeordnet werden können. Auf diese Weise sind die beim Stand der Technik vorgesehenen, verhältnismäßig sperrigen, auf den Zylinder aufgeschraubten Kopfstücke, die zu Einbauschwierigkeiten führen können, entbehrlich.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unter­ ansprüchen.

Im folgenden wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders;

Fig. 2 ist eine zugehörige Draufsicht mit geschnittenen Befestigungsösen an beiden Enden des Hydraulikzylinders bzw. der Kolbenstange.

Der erfindungsgemäße Hydraulikzylinder umfaßt einen Rohr­ abschnitt oder Zylinder 10, ein an einem, in der Zeichnung links liegenden Ende des Zylinders in diesen eingesetztes und verschweißtes Kopfstück 12 und ein am anderen Ende des Zylinders eingeschraubtes Kopfstück 14. Im Inneren des Zylinders 10 ist ein gleitend verschiebbarer Kolben 16 angeordnet, der auf einer Kolbenstange 18 befestigt ist, die durch eine nicht bezeichnete Bohrung in dem verschraub­ ten Kopfstück 14 austritt. An dem festen Kopfstück 12 und dem freien Ende der Kolbenstange 18 sind Befestigungsösen 20, 22 verschweißt, die gemäß Fig. 2 kugelförmige Einsatz­ ringe aufweisen, die in üblicher Weise eine winkelveränder­ liche Aufnahme eines Zapfens, einer Achse oder dergleichen ermöglichen. Einzelheiten dieser Art sind bekannt und sollen nicht näher erläutert werden.

Angrenzend an das in den Zylinder 10 eintretende innere Ende der Kopfstücke 12 und 14 münden Ein- und Auslässe 24, 26 für Hydrauliköl. Um die Ein- und Auslässe 24, 26 herum sind auf die äußere Mantelfläche des Zylinders 10 Anschlußhülsen 28, 30 mit Innengewinde aufgeschweißt, die die Anbringung von nicht gezeigten Hydraulikölleitungen ermöglichen.

Die Kolbenstange 18 weist in einem links in der Zeichnung liegenden Abschnitt von etwa einem Drittel der Kolbenstangen­ länge einen Abschnitt 32 verringerten Durchmessers auf, der nach links angrenzend als Gewindeabschnitt 34 ausgebildet ist. Der Abschnitt 32 trägt in einer nicht bezeichneten, umlaufenden Nut einen O-Ring 36. Auf die Abschnitte 32, 34 ist der Kolben 16 aufgeschoben bzw. aufgeschraubt. Die Kolbenstange ist nach links über den Kolben hinaus verlän­ gert und weist dort einen im Durchmesser weiter verringerten Abschnitt auf, der im folgenden als Dämpfungskolben 38 bezeichnet werden soll. Der Dämpfungskolben 38 trägt im Bereich seines äußeren Endes in einer nicht bezeichneten Nut eine Kolbendichtung 14. Insoweit sollen nähere Einzel­ heiten später erläutert werden.

Der Kolben 16 seinerseits weist rechts in der Zeichnung, also auf der Kolbenstangenseite einen Abschnitt verringer­ ten Durchmessers auf, der aus später zu erläuternden Gründen ebenfalls als Dämpfungskolben 42 bezeichnet wird. Auch dieser Dämpfungskolben 42 trägt in seinem äußeren Endbereich in einer nicht bezeichneten Nut eine Kolben­ dichtung 44.

Auf der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 16 sind in ent­ sprechenden Nuten eine Kolbenführung 46 und eine Kolben­ dichtung 48 angeordnet. Ein lediglich strichpunktiert ange­ deuteter Gewindestift 50 dient als Drehsicherung des Kolbens 16 in bezug auf die Kolbenstange 18.

Die beiden zu dem Kolben 16 koaxialen, an beiden Stirn­ seiten des Kolbens vorgesehenen Dämpfungskolben 38 und 42 sind Teile einer Endlagen-Dämpfung für die Endphasen des Kolbenhubes, wie im folgenden dargestellt werden soll.

In das feste Kopfstück 12 tritt eine zentrische Bohrung ein, die als Zylinderkammer 52 bezeichnet wird.

In das eingeschraubte Kopfstück 14 tritt vom Inneren des Zylinders her ebenfalls eine zentrische Bohrung ein, die eine weitere Zylinderkammer 54 darstellt. Die Zylinderkammer 54 kann auch als Erweiterung einer nicht bezeichneten Führungs­ bohrung für die Kolbenstange 18 in dem Kopfstück 14 bezeichnet werden. Auch in diesem Falle ist, wie bei der Zylinderkammer 52 und dem Dämpfungskolben 38, der Innen­ durchmesser der Zylinderkammer 54 an den Außendurchmesser des Dämpfungskolbens 42 angepaßt. Es ist ersichtlich, daß die Dämpfungskolben 38, 42 in den jeweiligen Endphasen des Hubes in die Zylinderkammern 52, 54 eintreten.

Im äußeren Endbereich des eingeschraubten Kopfstücks 14 befinden sich zwei umlaufende Nuten, in denen ein Nutring 56 und ein Abstreifer 58 liegen. Das Kopfstück 14 ist gegenüber der Innenfläche des Zylinders 10 in einer Position außerhalb des nicht bezeichneten Gewindeeingriffs durch einen O-Ring 60 abgedichtet. Ein Gewindestift 62 ist in die zwischen Zylinder 10 und Kopfstück 14 gebildete Fuge eingeschraubt und sichert das Kopfstück 14 in der eingeschraubten Stellung gegen Verdrehung.

Im Bereich der äußeren Enden der Zylinderkammern 52 und 54 treten durch das jeweilige Kopfstück bzw. die Zylinder­ wand und das Kopfstück Bohrungen 64, 66 ein, deren jeweils äußerer Abschnitt mit Innengewinde versehen ist. In die Bohrungen 64, 66 münden senkrecht zu diesen weitere Bohrungen 68, 70, die vom Inneren des Zylinders 10 ausgehen. Die Bohrungen 64, 68 sowie 66, 70 bilden Verbindungskanäle zwischen den äußeren Endbereichen der Zylinderkammern 52, 54 und dem Inneren des Zylinders 10. In die Bohrungen 64 und 66 sind von außen her Gewindestifte 72, 74 einge­ schraubt, die in ohne weiteres verständlicher Weise eine Drosselung der Verbindungskanäle ermöglichen. Auf den Gewindestiften befinden sich zur Abdichtung nach außen eine Dichtscheibe 76, z.B. aus Kupfer, eine Mutter 78, eine weitere Dichtscheibe 80 und eine Hutmutter 82.

Anschließend soll die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders erläutert werden. Wenn sich beispiels­ weise der Kolben 16 mit der Kolbenstange 18 nach links in der Zeichnung bewegt, die Kolbenstange also in den Zylinder eintritt, strömt das Hydrauliköl zugleich aus dem Ein- und Auslaß 24 aus. Der ungehinderte Austritt des Hydraulik­ öls aus dem Zylinder 10 setzt sich bis in die Endstellung des Kolbens fort.

Bevor diese Endstellung erreicht ist, tritt jedoch der Dämpfungskolben 38 in die Zylinderkammer 52 ein. Aufgrund der Anpassung der Durchmesser zwischen der Zylinderkammer und dem Dämpfungskolben sowie der Kolbendichtung 40 wird damit die Verbindung zwischen dem Inneren des Zylinders 10 und der Zylinderkammer 52 unterbrochen, so daß das Hydrauliköl aus der Zylinderkammer 52 nur noch über den Verbindungskanal 64, 68 zurück in den Zylinder und von dort zum Auslaß 24 gelangen kann. Wegen der Drosselwirkung des Verbindungskanals 64, 68 wird die Bewegungsgeschwindig­ keit des Kolbens in der Endphase verringert und gedämpft, bis die Endstellung erreicht ist. Die Endstellung wird definiert durch das Anschlagen des Endes des Dämpfungs­ kolbens 38 gegen den Boden der Zylinderkammer 52, so daß stets ein gewisser Abstand zwischen dem Kolben 16 und dem Kopfstück 12 verbleibt. Soll die Bewegung umgekehrt werden, so kann das Drucköl durch den Ein- und Auslaß 24 unver­ züglich über die gesamte Kolbenfläche hinweg in den Zylinder 10 gelangen und den Kolben 16 mit voller Arbeits­ geschwindigkeit verschieben. Dabei wird zwar zugleich Hydrauliköl in die Zylinderkammer 52 eingesaugt, das den gedrosselten Verbindungskanal 64, 68 passieren muß, jedoch geschieht dies angesichts des geringen Volumens der Zylinderkammer 52 und der hohen, auf den Kolben einwirken­ den Druckkraft verhältnismäßig rasch.

Entsprechendes gilt für die Verhältnisse beim Zusammenwir­ ken des Dämpfungskolbens 42 und der Zylinderkammer 54, so daß eine erneute Erläuterung nicht erforderlich ist.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht es, verhältnismäßig kleine, in das Innere des Zylinders eingeschobene und dessen Umfang nicht überragende Kopfstücke 12, 14 zu ver­ wenden, so daß eine raumsparende Bauweise erreicht wird. Alle für die Dämpfungsfunktion wichtigen Teile sind in das Innere des Hydraulikzylinders integriert.

Claims (8)

1. Hydraulikzylinder mit Endlagen-Dämpfung, mit einem doppeltwirkenden Kolben, der auf einer an einem Ende des Hydraulikzylinders austretenden Kolbenstange befestigt ist, jeweils einem Ein- und Auslaß für Hydrauliköl in den beiden Endbereichen des Hydraulikzylinders, jeweils einer den Innen­ raum des Hydraulikzylinders verlängernden Zylinderkammer mit gegenüber dem Innendurchmesser des Hydraulikzylinders ver­ ringertem Durchmesser an beiden Zylinderenden, jeweils einem koaxialen Dämpfungskolben an beiden Stirnseiten des Kolbens, dessen Außendurchmesser der zugehörigen Zylinder­ kammer angepaßt ist, und jeweils einer Drosselbohrung, die die Zylinderkammern durch das Zylindergehäuse hindurch mit dem Innenraum des Hydraulikzylinders verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslässe (24, 26) unmittelbar in den Innenraum des Zylinders (10) münden.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dämpfungskolben (38, 42) Kolbendichtungen (40, 44) auf der Umfangsfläche auf­ weisen.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungskanäle (64, 68; 66, 70) an den äußeren Enden der Zylinderkammern (52, 54) einmünden.

4. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder­ kammern (52, 54) in Kopfstücken (12, 14) des Hydraulik­ zylinders angeordnet sind, die in das Innere des Zylinders (10) eintreten.

5. Hydraulikzylinder nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kopfstücke (12, 14) in ihrem aus dem Zylinder (10) austretenden Abschnitt flächen­ bündig mit dem Zylinder (10) ausgeführt sind.

6. Hydraulikzylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß eines der Kopfstücke (12) fest mit dem Zylinder (10) verbunden und das andere, die Kolbenstange (18) führende Kopfstück (14) in den Zylinder eingeschraubt ist.

7. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstellung des Hubes durch Zusammenwirken der Stirn­ flächen der Dämpfungskolben (38, 42) mit den Bodenflächen der Zylinderkammern (52, 54) definiert wird.

8. Hydraulikzylinder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderkammern (52, 54) über die gesamte Länge einen konstanten Durchmesser aufweisen.