DE3828025A1 - Daempfungssystem fuer fluid-zylinder - Google Patents

Description

HINTERGRUND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Dämpfungssystem für einen Fluid-Kraftzylinder und insbesondere auf ein System zur Feineinstellung und genauen Steuerung des Bewegungs­ ablaufes eines Fluid-Kolbens, wenn er sich den Zylinderenden nähert.

In Fluid-Kraftkolbenzylindern wurden in der Vergangenheit Dämpfungssysteme zur Pufferung der Zylinder gegen Stöße/ Erschütterungen und Vibrieren vorgesehen, die auch sonst auftreten könnten, wenn der Kolben im Zylinder das Ende seines Hubs an den Endverschlüssen des Zylinders erreicht. Diese früheren Dämpfungssysteme benutzten Zwangs-Rückschlagventile, um den vollen Fluidfluß zu ermöglichen und den Kolben in einer Richtung zu bewegen, (sie) beschränken jedoch den Fluidfluß zum Ende des Kolbenhubs in der Gegenrichtung. Andere Däm­ pfungssysteme haben auch Klappenventile verwendet. Noch andere Systeme benutzten regelbare Fluid-Sicherheits-/Umgehungs­ ventile kombiniert mit Runddichtungen an der Kolbenstange. In diesen letzteren Systemen werden die Runddichtungen durch einen Betätigungsmechanismus am Kolben betätigt, um die Strömungsdurchlässe gegen den Fluidfluß aus dem Raume zwischen dem Kolben und dem Zylinderendverschluß abzudichten, wenn der Kolben sich zum Ende hin bewegt, und der Austritt des Fluids aus dem Zwischenraum wird regelbar gedrosselt durch die Fluid-Umleitung (Bypass). Wenn der Kolben in der Gegenrichtung bewegt wird, öffnet sich die Dichtung, um einen weniger beschränkten Fluidfluß in den Raum zwischen dem Kolben und dem Zylinderendverschluß zu ermöglichen.

Jedes dieser früheren Dämpfungssysteme hat Mängel.

Die Verwendung von Zwangs-Rückschlagventilen und Klappenven­ tilen führt zu einer komplexen Baugruppe, die verhältnismäßig teuer und schwierig zu bearbeiten und zusammenzubauen ist.

Nach Beendigung der Abdichtung und Dämpfung ist es wichtig, daß die Beschränkung des Fluidflusses in der Gegenrichtung schnell und im wesentlichen vollständig beseitigt wird, um die Kolbenbewegung umzukehren. In den früheren Systemen mit Rund­ dichtungen, die durch Betätigungsmechanismen am Kolben betä­ tigt werden, sind die Dichtungen im allgemeinen etwas im Durchmesser reduziert, um eine schnelle Beseitigung der Einschränkung des Fluidflusses und den uneingeschränkten Fluidfluß um den Umfang der Dichtungen zwecks Umkehrung des Kolbens zu ermöglichen. Als Folge sind die Dichtungen Beschä­ digungen und einem frühen Verschleiß ausgesetzt, weil sie nicht in einer zentrierten Stellung im Verhältnis zum Betäti­ gungsmechanismus am Kolben gehalten werden können. Da solche Betätigungsmechanismen typischerweise sich in die und aus der Dichtung bewegen, können sie leicht die Dichtung während des (Arbeits)vorganges beschädigen, wenn die Dichtung nicht zentriert ist.

Eine weitere Schwierigkeit in den zuletzt erwähnten Dämpfungssystemen, die auch Nadeldrosselventile in einer Umleitung/Bypass verwenden, ist das Unvermögen, die Ventile und ihre Ventilsitze so zu maschinell bearbeiten, daß sie äußerst kleine Spielräume besitzen, die erforderlich sind, um einen hohen Grad der Regelbarkeit zu erreichen. Dies trifft insbesondere zu auf kleine Kraftzylinder, in denen die Drosselventilnadeln auf Toleranzen von 5000stel oder weniger maschinell bearbeitet werden müssen, um eine erstklassige Dämpfungsregulierung zu erreichen, d.h. sie sind im wesent­ lichen wie Uhrmacherpassungen zu bearbeiten.

Ein Fluid-Kraftzylinder-Dämpfungssystem, das die wesentlichen Merkmale der vorliegenden Erfindung vereinigt, beseitigt die vorgenannten Mängel. In Dämpfungssystemen, die die wesent­ lichen Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält, ist eine schnell zu betätigende Dichtung eingebaut, um die Fluidfluß-Durchlässe sowohl abzudichten als auch zu öffnen; (die Dichtung) ist nicht teuer und leicht einzubauen; sie ermöglicht schnell den im wesentlichen unbeschränkten Fluß des Fluids, falls erforderlich, und sie kann jederzeit in einer Mittenstellung im Verhältnis zu dem Betätigungsmechanismus am Kolben gehalten werden, so daß Beschädigungen und Verschleiß der Dichtung wesentlich reduziert werden. Auch wurde in einem Dämpfungssystem, das die wesentlichen Merkmale dieser Erfin­ dung einschließt, eine Methode entdeckt, bei der die Toleran­ zen und Spielräume des Drosselventils und seines Ventilsitzes leicht und ohne viel Kosten mit einem Fast-Null-Spiel gebildet werden können; auf diese Weise ist ein sehr genauer und leicht regelbarer Drosselbereich gegeben, in dem das Dämpfungssystem arbeiten kann.

In einem Hauptteil der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Dämpfungssystem für einen Fluid-Kraftzylinder einen ersten Durchlaß in einem Endkappenverschluß, der mit dem Raum zwi­ schen dem Endkappenverschluß und dem Kolben in Verbindung steht/kommuniziert, um den Fluid-Fluß zum und vom Zwischenraum zu ermöglichen, und einen zweiten Durchlaß, der mit dem Zwischenraum zwecks Fluidfluß vom Zwischenraum in Verbindung steht. Ein Drosselelement drosselt das Fluid, das vom Zwischenraum durch den zweiten Durchlaß fließt. Eine elastische Dichtung im ersten Durchlaß hat eine Öffnung und eine Mehrzahl von mit Abständen untereinander angeordneten Vorsprüngen und erstreckt sich sich in der Gegenrichtung zur Öffnung. Die Vorsprünge ermöglichen den Fluß des Fluids an der Dichtung vorbei und zentrieren die Dichtung im ersten Durchlaß. Ein Dichtungsbetätigungselement am Kolben betätigt die Dichtung in der Öffnung der Dichtung und als Reaktion auf die Bewegung des Kolbens zum Endkappenverschluß hin, um zu bewirken, daß die Dichtung den ersten Durchlaß gegen den Fluidfluß dorthindurch vom Zwischenraum her im wesentlichen abzudichtet.

In einem anderen Hauptteil der vorliegenden Erfindung enthält die vorgenannte Dichtung einen O-Ring und die Vorsprünge erstrecken sich radial nach außen vom O-Ring weg.

In einem anderen Hauptteil der vorliegenden Erfindung erstreckt sich das vorerwähnte Dichtungsbetätigungselement vom Kolben in einer Richtung, die im wesentlich parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens verläuft und (so) positioniert ist, daß es sich in die und aus der Offnung in der Dichtung bewegt. Die Vorsprünge zentrieren die Dichtung und ihre Öffnung im Verhältnis zum Dichtungsbetätigungselement, wenn sich das dieses Betätigungselement außerhalb der Öffnung befindet.

In einem weiteren Hauptteil der vorliegenden Erfindung betätigt das vorgenannte Dichtungsbetätigungselement die Dichtung beim Eintritt in die Öffnung und dichtet im wesentlichen den ersten Durchlaß ab, wenn der Kolben sich zum Endkappenverschluß hin bewegt und ermöglicht eine Deakti­ vierung der Dichtung, um einen dauerhaften, unbeschränkten Fluidfluß an der Dichtung vorbei zu ermöglichen (und) den Kolben von dem Endkappenverschluß wegzubewegen.

In einem weiteren Hauptteil der vorliegenden Erfindung wird die Kolbenstange des Kolbens durch die Öffnung in der Dichtung ausgefahren, und das Dichtungsbetätigungselement enthält eine Vergrößerung/Wulst an der Kolbenstange.

In einem anderen Hauptteil der vorliegenden Erfindung hält ein Sicherungselement die Dichtung in dem ersten Durchlaß. Das Sicherungselement hat eine Öffnung, die die Öffnung in der Dichtung überlagert und das Dichtungsbetätigungselement aufnimmt. Das Sicherungselement schließt auch eine Mehrzahl von mit Zwischenraum angeordneten Vorsprüngen ein, die sich von ihrer Öffnung her weg erstrecken, wobei der Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen des Halteelements größer ist als die Breite der Vorsprünge an der Dichtung.

In einem anderen Hauptteil der vorliegenden Erfindung schließt der obenerwähnte zweite Durchlaß eine Wand ein, und das Drosselungsmittel umfaßt ein Ventil mit einem sich der Länge nach erstreckenden Teilstück, das von der ersten Stellung aus beweglich ist, um den zweiten Durchlaß durch Kontakt der Durchlaßwand mit einer der Mehrzahl von Zweitpositionen im Verhältnis zur Durchlaßwand abzudichten, um selektiv den Fluidfluß durch den zweiten Durchlaß einzustellen. Der Abstand zwischen dem sich in Längsrichtung erstreckenden Teilstücks des Ventils und der Durchlaßwand ist im wesentlichen ein Null-Spiel, wenn sich das Ventil in der ersten Stellung befindet.

In einem anderen Hauptteil der vorliegenden Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Bildung eines Ventilsitzes mit im wesentlichen Null-Spiel zum Ventil hin die Bildung eines Durchlasses, das eine erste Breite in einem Material einer gegebenen Härte hat und mindestens ein Teilstück des Durchlasses deformiert, um die Breite des Durchlasses am besagten Teilstück zu vermindern; es wird ein Ventil mit einer gegebenen Form und Breite und einer Härte, die größer ist als die gegebene Härte, in besagtes Teilstück des Durchlasses eingesetzt, um das Teilstück des Durchlasses mit der ver­ minderten Breite zu bilden (und) um im wesentlichen sich der gegebenen Form und Breite des Ventils anzupassen, wodurch das Spiel zwischen dem Ventil und dem durch das Ventil gebildete Teilstück des Durchlasses im wesentlichen Null ist.

In einem weiteren Hauptteil der vorliegenden Erfindung schließt das vorerwähnte Verfahren die Bildung eines zweiten Durchlasses ein, der eine größere Breite als der erste Durchlaß hat und sich von diesem aus erstreckt; der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten Durchlaß ist durch eine Schulter abgegrenzt. Die Schulter ist deformiert, um das ersterwähnte Durchlaßteilstück zu deformieren und seine Breite zu vermindern.

In einem anderen Hauptteil der vorliegenden Erfindung schließen die vorerwähnten Verfahren die Bildung des erst­ erwähnten Durchlasses angrenzend an seinen Übergang ein, um die Breite des ersten Durchlasses mit Lochstempel zu ver­ mindern, den Lochstempel zu entfernen und das Ventil in das Teilstück des ersten Durchlasses mit der verminderten Breite einzusetzen, um das Teilstück mit der verminderten Breite noch weiter zu deformieren (und) um es mit der gegebenen Form und Breite des Ventils im wesentlichen in Einklang zu bringen.

Diese und andere Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die nachstehende genauere Beschreibung verständlicher.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Im Verlaufe dieser Beschreibung wird häufig auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen:

Abb. 1 ist ein Aufrißquerschnitt eines Fluid-Kraftzylinders mit einer bevorzugten Ausführung des Dämpfungssystems der vorliegenden Erfindung, worin der Kolben des Kraftzylinders seine Bewegung nach links in der in Abb. 1 gezeigten Weise begonnen hat;

Abb. 2 ist ein Aufrißquerschnitt des Fluid-Kraftzylinders, im wesentlichen wie in Abb. 1 gesehen, wobei der Kolben sich weiter nach links bewegt hat, wie in Abb. 2 zu sehen ist und das Dämpfungssystem am linken Ende des Zylinders betätigt wurde;

Abb. 2A ist eine unterbrochene, vergrößerte Ansicht der Dämpfungsdichtung, im wesentlichen innerhalb des Kreises 2 A der Abb. 2; sie zeigt die Dichtung, wie sie in ihrem Dichtungszustand betätigt ist;

Abb. 3 ist ein Aufrißquerschnitt des Fluid-Kraftzylinders, im wesentlichen wie in Abb. 2 gezeigt, wobei der Kolben seine Bewegung nach rechts, wie in Abb. 3 gesehen, begonnen hat;

Abb. 4 ist ein Aufrißquerschnitt des Fluid-Kraftzylinders, im wesentlichen wie in Abb. 3 gezeigt, aber hier hat sich der Kolben weiter nach rechts, wie in in Abb. 4 gesehen, bewegt und das rechte Dämpfungssystem wurde betätigt;

Abb. 5 ist ein leicht reduzierter Aufrißquerschnitt des Fluid-Kraftzylinders, im wesentlichen gesehen entlang der Linie 5-5 der Abb. 1; sie zeigt die Drosselventileinheit;

Abb. 6 ist ein leicht reduzierter Aufrißquerschnitt des Fluid-Kraftzylinders, gesehen im wesentlichen entlang der Linie 6-6 der Abb. 1;

Abb. 7 ist eine außereinandergezogene, vergrößerte Perspektiv- Ansicht des linken Teilstücks des Fluid-Kraftzylinders, wie im wesentlichen in Abb. 1 gezeigt; es zeigt ein unterbrochenes Teilstück des Endkappenverschlusses, die Dichtung, das Sicherungselement und den Betätigungsmechanismus einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung; und

Abb. 8 und 9 sind teil-unterbrochene, vergrößerte Ansichten der Drosseldurchlässe; sie zeigen eine bevorzugte Ausführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung zur Bildung des Drosselventilsitzes des Dämpfungssystems der vorliegenden Erfindung.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSARTEN

Die Abb. 1-4 zeigen einen Fluid-Kraftzylinder mit einer bevorzugten Ausführung des Dämpfungssystems der vorliegenden Erfindung. Der Zylinder umfaßt ein im allgemeinen zylin­ drisches Gehäuse 12, der an beiden Enden durch ein Paar mit Zwischenraum angeordneten Endkappenverschlüssen 14 und 16 geschlossen ist.

Das Gehäuse 12 ist an den Endkappenverschlüssen 14 und 16 durch eine der bekannten Verfahren befestigt, so z.B. durch Druckeinpassung der ringförmigen Enden 18 des Gehäuses 12 in die ringförmigen Aussparungen 20 in den Endkappenverschlüssen.

Ein Kolben 22 ist innerhalb des Kraftzylinders positioniert zwecks reziproker Bewegung innerhalb des Gehäuses 12 nach links, wie in Abb. 1 und 2 gezeigt und nach rechts, wie Abb. 3 und 4 zeigen. Der Kolben kann eine oder mehrere ringförmige Dichtungen 24 einschließen, um den Fluid-Fluß hinter den Kolben 22 zwischen Räumen A und B im Zylinder zu verhindern. Eine Kolbenstange 26 ist fest mit dem Kolben 22, z.B. durch Gewinde 28, verbunden. Das Ende der Kolbenstange 26 gegenüber dem Kolben und an der Außenseite des Kraftzylinders kann auch bei 30 mit Gewinde versehen werden oder ein anderes geeignetes Anschlußstück einschließen, um das Werkstück aufzunehmen, das vom Kraftzylinder mitgenommen werden soll.

Die Kolbenstange 26 erstreckt sich durch einen Durchlaß 32 (und) durch den Endkappenverschluß 14. Der Durchlaß 32 ist vorzugsweise etwas größer im Durchmesser als die Kolbenstange 26 und die Kolbenstange ist im Durchlaß 32 durch eine Buchse oder durch ein Stangenlager 33 zentriert. Eine Ringdichtung 34 verhindert ein Auslaufen/Verlust der Fluid im Durchlaß 32 durch die linke Seite des Kraftzylinders, wie in Abb. 1-4 gezeigt.

Der Durchlaß 32 schließt eine vergrößerte Kammer 36 angrenzend an Raum A ein, und eine Schulter 38 grenzt den Übergang zwischen Durchlaß 32 und der Kammer 36 ab, wie am besten in Abb. 2A und 7 zu sehen. Die Kammer 36 ist weiter leicht vergrößert näher dem Raum A in eine Kammer 40. Der Übergang zwischen den Kammern 36 und 40 ist auch abgegrenzt bei eine ringförmige Schulter 42, ebenfalls am besten in Abb. 2A und 7 zu sehen. Der Endkappenverschluß 14 schließt auch eine Fluid-Öffnung 44 für den Einlaß und die Entlüftung des Fluids in den und von dem Durchlaß 32 und Raum A ein.

Eines der Hauptteile des Dämpfungssystems der vorliegenden Erfindung umfaßt eine O-Ringdichtung 46, die in Kammer 36 durch eine Sicherung 48 in Kammer 40 gehalten wird.

Die bevorzugte O-Ringdichtung 46 der vorliegenden Erfindung umfaßt den O-Ring 50, wie am besten in Abb. 7 zu sehen ist. Der O-Ring 50 schließt eine zentrale Öffnung 51 ein, die etwas kleiner im Durchmesser ist, als der Durchmesser eines Dich­ tungsbetätigungselements 52 am Kolben 22. Das Betätigungs­ element 52 umfaßt vorzugsweise eine Buchse 54, die ein verjüngtes Anschlußstück 55 hat und fest mit der Kolbenstange 26 durch geeignete Mittel verbunden ist, so z.B. durch eine Haft- oder Schrumpfpassung oder sie kann aus dem Kolben­ material maschinell hergestellt werden. Der Außendurchmesser der Buchse 54, der größer ist als der Innendurchmesser der O-Ringöffnung 51, ist indessen geringer als der Innen­ durchmesser des Durchlasses 32, damit der Fluidfluß zwischen der Buchse 54 und den Wänden des Durchlasses 32 ermöglicht wird, wie im folgenden im Einzelnen erklärt.

Die O-Ringdichtung 46 schließt auch eine Mehrzahl von Nasen oder Vorsprüngen 56 ein, die ein wichtiges Kennzeichen der vorliegenden Erfindung sind. Die Vorsprünge 56 sind mit Zwischenräumen angeordnet um den Außenumfang des O-Rings 50 und erstrecken sich in einer Richtung radial gegenüber der Öffnung 51 im O-Ring. Diese Vorsprünge haben die Aufgabe, den O-Ring 50 und seine Öffnung 51 im Verhältnis zu der Betätigungsbuchse 54 zu zentrieren, wenn die Buchse von der Öffnung 51 zurückgezogen wird und (sie) ermöglichen auch den Fluidfluß an der O-Ringdichtung 46 vorbei, wenn die Dichtung aus ihrer Dichtungsposition (heraus) betätigt wird, um den unbeschränkten Fluidfluß hinter die Dichtung zu ermöglichen, wenn der Kolben sich von dem Endkappenverschluß 14 wegbewegt. Das Halten der O-Ringdichtung 46 in dieser zentrierten Stellung minimiert eine Beschädigung und den frühen Verschleiß der O-Ringdichtung, wenn sich die Buchse 54 während der Kolbenbewegung in die Dichtung hinein- und wieder herausbewegt. Die O-Ringdichtung 46 wird vorzugsweise gebildet aus einem gegossenen, elastischem Elastomer-Material.

Das Sicherungselement 48 wird vorzugsweise gebildet von einem elastischen federnden Metall, wie Stahl. Wie am besten in Abb. 7 zu sehen ist, umfaßt das Sicherungselement/die Sicherungs­ scheibe 48 einen Ring 58 mit einer Öffnung 60 in seiner Mitte. Die Öffnung 60 hat einen Durchmesser, der etwas größer als der Durchmesser der Betätigungsbuchse 54 ist, um eine uneinge­ schränkte Bewegung der Buchse in die und aus der Öffnung zu ermöglichen. Eine Mehrzahl von fingerartigen Vorsprüngen 62 gehen vom Ring 58 mit Zwischenraum untereinander aus und radial vom Ring gegenüber der Öffnung 60. Die Vorsprünge 62 sind so gestaltet, daß sie in die Kammer 40 gegen ihre Übergangsschulter 42 druckgepaßt und dort gehalten werden, um die O-Ringbuchse 46 in der Kammer 36 zu halten. Der Abstand zwischen den Vorsprüngen 62 ist wesentlich größer als die Breite der Vorsprünge oder Nasen 46 an der O-Ringbuchse 46. Selbst wenn die Nasen oder Vorsprünge 56 an der O-Ringbuchse 46 zwischen den Vorsprüngen 62 an der Sicherungsscheibe 48, wie in Abb. 6 zu sehen, positioniert werden, wird der Fluidfluß zwischen den Nasen 46 und dem Außenumfang des Sprengrings 58 nicht eingeschränkt.

Bevorzugte Ausführung des Dämpfungssystems der vorliegenden Erfindung schließt auch eine Einrichtung zur Umgehung und Drosselung des Fluidaustritts vom Raum A ein, wenn sich der Kolben 22 nach links bewegt, wie in Abb. 2 zu sehen ist, und sich dem Endkappenverschluß 14 nähert. Das Drosselelement, im allgemeinen 63, umfaßt vorzugsweise einen Durchlaß 64, der von der Innenfläche des Endkappenverschlusses 14 ausgeht, wo er Verbindung hat mit Raum A zum Durchlaß 66 im Endkappen­ verschluß, wie am besten in Abb. 1-5, 8 und 9 zu sehen ist.

Durchlaß 66 schließt ein Teilstück 68 mit kleinerem Durchmesser ein, das mit dem Durchlaß 64 verbindet und ein Teilstück 70 mit vergrößertem Durchmesser, der vorzugsweise bei 72 mit Gewinde versehen ist, um ein Gewinde-Nadelventil 74 aufzunehmen, dessen Gewinde eingestellt werden kann, um den Fluidfluß durch die Drosselungsdurchlässe zu regeln. Die bevorzugte Methode der Bildung des Durchlasses 66 zur Sicherung eines Fast-Null-Spiels zwischen dem Nadelventil 74 und dem Durchlaß wird später im Detail erklärt. Das im Durchmesser größere Teilstück 70 des Durchlasses 66 ist wiederum mit dem Durchlaß 76 verbunden, der den Durchlaß 66 mit dem Durchlaß 32 und der Fluid-Öffnung 44 verbindet.

Der Endkappenverschluß 16 am rechten Ende des Fluid-Kraft­ zylinders, wie in Abb. 1-4 zu sehen ist, und sein Dämpfungs­ system ist im wesentlichen identisch mit dem Dämpfungssystem und dem Endkappenverschluß, der bislang als linker End­ kappenverschluß 14 beschrieben wurde. Entsprechend sind gleiche Elemente/Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet, außer daß die Teile im rechten Endkappenverschluß 16 mit einem Zeichen "′" versehen worden sind. So wurde z.B. die Fluidöffnung im rechten Endkappenverschluß 16 mit 44′ bezeichnet.

Der einzige wesentliche Unterschied zwischen dem Dämpfungs­ element im rechten Endkappenverschluß 16 und dem im linken Endkappenverschluß 14, in der bevorzugten Ausführung lt. Zeichnungen, liegt in der Art/Beschaffenheit des Betätigungs­ gliedes 78 am rechten Ende des Zylinders.

Im Betätigungselement 78 fährt die Kolbenstange 26 bei 80 über das rechte Ende des Kolbens 22 aus, wie in Abb. 1-4 zu sehen ist. Dieses ausgefahrene Teilstück 80 der Kolbenstange hat im Vergleich zum Durchmesser der Kolbenstange 26 einen etwas reduzierten Durchmesser, um seinen Einbau durch das Gewinde­ teilstück 28 des Kolbens 22 zu ermöglichen. Indessen hat die Betätigungsbuchse 82 des Betätigungselements 78 vorzugsweise den gleichen Außendurchmesser wie die Buchse 54. Buchse 82 ist ebenfalls mit der Kolbenstangenverlängerung 80 durch geeignete Mittel fest verbunden, wie z.B. Schrumpfpassung oder Haft­ verbindung der Buchse 82 an die Kolbenstangenverlängerung 80, und die Kolbenstangenverlängerung 80 endet am Buchsenende 82. Das Betätigungselement 78 kann auf andere Weise gebildet werden, so z.B. durch die Kolbenstangenverlängerung selbst.

Obwohl anzunehmen ist, daß die Wirkungsweise des Fluid- Kraftzylinders und des bislang beschriebenen Dämpfungssystems einem Fachmann aus der vorstehenden Beschreibung klar ist, folgt eine kurze Beschreibung dieser Arbeitsweise.

Abb. 1 zeigt den Kolben 22 des Kraftzylinders, wie er sich nach links bewegt, doch ist das Dämpfungssystem der vor­ liegenden Erfindung noch nicht betätigt worden. In dem in Abb. 1 gezeigten Zustand wird Hochdruckfluid durch die Öffnung 44′ zugeführt und fließt durch Durchlaß 32′ in die Kammer 36′, die die O-Ringdichtung 46′ enthält. Dieses Hochdruckfluid hebt die O-Ringdichtung 46′ von ihrem Sitz gegen die Schulter 38′ ab. Dieses Öffnen wird unterstützt durch den Reibungskontakt zwischen dem Innenumfang der O-Ringdichtung 46′ und der Betätigungsbuchse 82, da letztere sich nach links bewegt, wie in Abb. 1 zu sehen ist. Das Sicherungselement 48′ verhindert, daß die O-Ringdichtung 46′ aus ihrer Kammer 36′ zurückgezogen wird.

Bei geöffneter O-Ringdichtung 46′, wie in Abb. 1 gezeigt, fließt das Hochdruckfluid uneingeschränkt an der Dichtung und ihren Vorsprüngen oder Nasen 56′ und auch an den mit Zwischen­ abstand angeordneten Vorsprünge 62′ am Sicherungselement 48′vorbei und in den Raum B zwischen dem Kolben 22 und dem Endkappenverschluß 16 und treibt den Kolben nach links, wie in Abb. 1 zu sehen ist. Ein Nominalbetrag von Hochdruckfluid, der im wesentlichen ohne Folge für den Arbeitsgang ist, fließt auch durch den Durchlaß 76′, das Nagelventil 74′ und den Durchlaß 64′, wie die Pfeile in Abb. 1 zeigen.

Die Bewegung des Kolbens 22 nach links, wie in Abb. 1 gezeigt, wird nicht durch das im Raum A eingeschlossene Fluid beeinträchtigt, da das Fluid an den Vorsprüngen 62 am Sicherungselement 48 und durch die Öffnung 60 im Ring, die Öffnung 51 an der O-Ringdichtung 46 um die Kolbenstange 26 herum, durch die Kammer 36, den Durchlaß 32 und die Öffnung 44 frei entweichen kann. Ebenso wird eine nominelle unbedeutende Menge Fluid auch frei von Raum A über Durchlaß 64, Durchlaß 66 und sein Nadelventil 74, Durchlaß 76 und Durchlaß 32 über die Öffnung 44.

Bei Annäherung des Kolbens 22 zum Kappenendverschluß 14 hin, wie in Abb. 2 zu sehen ist, kommt das verjüngte Anschlußstück 55 der Betätigungsbuchse 54 mit dem Innenumfang der Öffnung 51 in der O-Ringdichtung 46 in Kontakt. Da die O-Ringdichtung 46 durch Vorsprünge 56 vor diesem Kontakt genau zentriert wurde, erfolgt der Kontakt durch die Betätigungsbuchse 54 genau mit der Dichtungsöffnung 51, wodurch Beschädigungen oder ein früherer Verschleiß der O-Ringdichtung 46 minimiert werden.

Während die Betätigungsbuchse 54 mit dem Innenumfang der O-Ringdichtung 46 in Kontakt kommt, die etwas kleiner ist als der Außendurchmesser der Buchse 54, drückt die Buchse die O-Ringdichtung 46 leicht nach außen und führt die O-Ring­ dichtung kraftschlüssig gegen die Schulter 38 der Kammer 36, wie in Abb. 2 und in der vergrößerten Abb. 2A gezeigt. Diese Bewegung der O-Ringdichtung 46 wird auch unterstützt durch den Druck des Fluid, das von Raum A entweicht.

Wenn die O-Ringdichtung 46 und ihr O-Ring 50 mit der Schulter 38 der Kammer 36 in Kontakt kommt, wird ein Ringdichtungspunkt 84 gebildet, wie am besten in Abb. 2A zu sehen ist, zwischen dem inneren Umfang des O-Rings 50 und der Außenseite der Betätigungsbuchse 54 und ein weiterer Ringdichtungspunkt 86 wird gebildet zwischen dem O-Ring 50 und der Schulter 38. Diese Ringdichtungen blockieren jetzt den Entlüftungsfluß des Fluids von Raum A über Durchlaß 32.

Der einzige Entlüftungsweg von Raum A ist jetzt die gedros­ selte Umleitung über Durchlaß 64, Durchlaß 66 und sein Nadelventil 74, Duchlässe 76 und 32, und die Öffnung 44. Diese gedrosselte Entlüftung kann genau durch Regelung des Nadel­ ventils 74 eingestellt werden, um die Annäherung des Kolbens 22 zu dämpfen, wenn er die Endverschlußkappe 14 erreicht.

Wenn es wünschenswert ist, den Kolben in der Gegenrichtung zu bewegen, d.h. nach rechts, wie in Abb. 3 zu sehen, wird Hochdruckfluid über die Öffnung 44 in den Raum A geführt und das Fluid in Raum B entweicht über die Öffnung 44′, wie die Pfeile in Abb. 3 zeigen.

Wenn das Hochdruckfluid zuerst über Öffnung 44 zugeführt wird, erfolgt dies über Durchlaß 32 und um die Buchse 54 herum, wobei der Außendurchmesser der Buchse 54 etwas kleiner ist als der Durchmesser des Durchlasses 32. Das Hochdruckfluid treibt die O-Ringdichtung 46 nach rechts und aus ihrem Dichtungs­ kontakt am Dichtungspunkt 86 mit der Schulter 38 der Kammer 36. Wenn die O-Ringdichtung 46 durch das Hochdruckfluid und die Bewegung der Buchse 54 nach rechts bewegt wird, fließt das Hochdruckfluid jetzt uneingeschränkt an dem nun unterbrochenen Dichtungspunkt 86, zwischen und an den Vorsprüngen 56 an der O-Ringdichtung 46, zwischen den Vorsprüngen 62 am Sicherungs­ element 48 vorbei und in den Raum A. Wie vorher fließt auch hier eine nominelle und unbedeutende Menge Hochdruckfluid durch die Durchlässe 76 und 66, das Nadelventil 74 und den Durchlaß 64. Dieser jetzt im wesentlichen uneingeschränkte Fluß von Hochdruckfluid in den Raum A treibt jetzt den Kolben 22 nach rechts, wie in Abb. 3 zu sehen ist.

Im Verlaufe der Weiterbewegung des Kolbens nach rechts in die Stellung, wie in Abb. 4 gezeigt, bewegt sich die Betätigungs­ buchse 82 durch die Öffnung 60′ im Sicherungselement 48′ und auch durch die Öffnung 51′ in der O-Ringdichtung 46′. Es ist zu sehen, daß die Zentrierung der O-Ringdichtung 46′ an diesem Endkappenverschluß durch die Vorsprünge oder Nasen 56′ besonders wichtig ist, da die Kolbenstange an diesem Punkt ganz von der O-Ringdichtung zurückgezogen ist, wie Abb. 3 zeigt, anders als die Kolbenstange 26, die immer im End­ kappenverschluß 14 verbleibt.

Wenn die Betätigungsbuchse 82 in die Öffnung 51′ in der O-Ringdichtung 46′ eintritt, führt sie sie nach rechts, wie in Abb. 4 zu sehen ist und bildet Ringdichtungen zwischen dem Innenumfang des O-Rings 50′ und der Buchse 82 und gegen die Schulter 38′ der Kammer 36′, wie früher mit Bezug auf Abb. 2A beschrieben. Diese Dichtungen blockieren jetzt das Entweichen des Fluid von Raum B über Durchlaß 32′. Entsprechend wird die Bewegung des Kolbens 22 nach rechts jetzt durch den gedrosselten Durchlaß des Fluids über Durchlaß 64′, das drosselnde Nadelventil 74′ und den Durchlaß 76′ über Durchlaß 32′ und die Entlüftungsöffnung 44′ gedämpft.

Ein bedeutendes Kennzeichen des Dämpfungssystems der vorlie­ genden Erfindung ist das Verfahren, wodurch der Sitz für das Drosselventil 74 in den Durchlässen 68 und 70 gebildet wird. Besonders in Fluid-Kraftzylindern, die klein sind, wird das Drosselventil 74 "winzig" sein.

Jedoch ist wichtig, daß die Spielräume oder Toleranzen zwischen dem Nadelventil und seinem Ventilsitz äußerst klein, und wenn möglich, null sind. Indes wird die maschinelle Herstellung dieser sehr kleinen Toleranzen oder Spielräume in diesen sehr kleinen Durchlässen äußerst schwierig, weil die zusätzlichen Toleranzen zur Erreichung von Qualität und elastischen Einstellung in der Größenordnung von Uhrmacher­ toleranzen sein können, d.h. 5000stel′′ oder weniger.

Es wurde in dieser Erfindung entdeckt, daß Fast-Null- Spielräume leicht und nicht teuer mit dem Verfahren der Erfindung zur Bildung des Ventilsitzes für das Nadelventil 74 erreicht werden können. Das Verfahren der Erfindung ist in den Abb. 8 und 9 abgebildet.

In dem bevorzugten Verfahren der vorliegenden Erfindung haben die Durchlässe 68 und 70 unterschiedliche Abmessungen, wobei Durchlaß 68 etwas kleiner im Durchmesser ist als Durchlaß 70, so daß eine Schulter 88 am Übergang der Durchlässe entsteht. Um den Ventilsitz für das Nadelventil zu bilden, wird ein Element E aus einem wesentlich härteren Material als das Material, aus dem der Endverschluß 14 besteht, in Durchlaß 70 eingesetzt. Das Element E, wie in Abb. 8 zu sehen ist, hat vorzugsweise eine verjüngte Nase 90 und eine verkürzte Fläche 92, um eine scharfe periphere Ringkante 93 zwecks Kontakt mit der Schulter 88 zu bilden. Wenn Element E zusammengedrückt wird, wie durch einen Stempel/eine Lochstanze, verformt es die Schulter 88, wie in Abb. 8 zu sehen ist, und zwingt das Teilstück des weicheren Wandmaterials des Durchlasses 68 angrenzend an die Schulter, innen bei 94 sich gegen die Nase 90 des Elements E zu verformen.

Element E kann selbst das Nadelventil 74, wie in Abb. 9 gezeigt, und seine verjüngte Nase 96 sein. In diesem Fall ist Stanzen/Lochen nicht erforderlich und das Nadelventil 74 wird nur in Position "gefädelt". Wenn Element E das Nadelventil 74 ist, bildet das verformte Teilstück 94 selbst den Ventilsitz, gegen den sich die Nadelventilnase 96 der Länge nach stützt. Es ist zu sehen, daß ein solches Verformungsverfahren das verformte Teilstück 94 zu einer Verminderung der Breite von Durchlaß 68 führt und den Ventilsitz in einem einzigen Arbeitsgang bildet, der im wesentlichen mit der Form und der Breite der Nadelventilnase 96 identisch ist und zu einem Fast-Null-Spielraum mit der Nadelventilnase führt.

Element E kann auch eine Stanze umfassen. In diesem Fall hat die Nase 90 der Stanze einen etwas geringeren Durchmesser D′ als der Durchmesser D′′ der Nadelsventilnase 96. Nach Beendi­ gung der Erstverformung mit der Stanze wird die Stanze entfernt und das Nadelventil 74 wird in den Durchlaß 70 "eingefädelt". Wenn es voll eingesetzt ist, verformt die Nadelventilnase 96 erneut das vorher verformte Teilstück 94 des Durchlasses 68 geringfügig und vergrößert etwas den Durchmesser dieser Verformung, aber wiederum im wesentlichen identisch mit Form und Breite der Nadelventilnase 96, wie in Abb. 9 zu sehen. Daher ist der Durchmesser D′ des verformten Teilstücks 94 nach der Verformung mit der Stanze kleiner als der Durchmesser D des Durchlasses 68, aber der Innendurchmesser D′′ des Ventilsitzes, wie in Abb. 9 gezeigt, ist etwas größer als der Durchmesser D′. Solche Anpassung zwischen dem Ventilsitz und der Nadelventilnase 96 führt wiederum zu einem Fast-Null-Spiel zwischen der Nadelventilnase 96 und dem Ventilsitz 98, der durch diese Endverformung gebildet wird.

Wie vorher erwähnt, muß die Härte des Elements E und Nadelventil 74 größer sein als die Härte der Wände von Durchlaß 68 in der bevorzugten Durchführung des Verfahrens der vorliegenden Erfindung. Das Nadelventil oder Element E kann aus rostfreiem Stahl gebildet werden. Wo eine Stanze zuerst als Element E verwendet wird und das Nadelventil 74 später eingesetzt wird, besteht die Stanze vorzugsweise aus rost­ freiem Stahl und das Nadelventil kann aus Messing sein. Wenn diese Materialien für Element E und das Nadelventil 74 verwendet werden, werden Endkappenverschluß 14 und die Wände seines Durchlasses 68 vorzugsweise aus Aluminium gebildet.

Bei Herstellung eines Fast-Null-Spiels ist zu sehen, daß das Nadelventil von einer ersten Stellung aus bewegungsfähig ist, in der der Durchlaß 68 durch den längsweisen Kontakt der Nadelventilnase 96 mit dem verformten Teil der Wand von Durchlaß 68, welche den Ventilsitz 98 bildet, für einer der Vielzahl von Zweitstellungen im Verhältnis zur Wand des Durchlasses 68 voll geschlossen ist, um eine genaue und selektive Regelung des Fluidflusses durch Durchlaß 68 zu ermöglichen. Das Fast-Null-Spiel des Nadelventils und seines Ventilsitzes ermöglichen eine Erweiterung des Grades und des Bereichs der Flußregelung um mehrere Drehungen mehr als die Anzahl der Drehungen, die sonst bei größeren als Null- Toleranzen erreicht werden könnte.

Die besonderen Ausführungen der vorliegenden Erfindung, die beschrieben worden sind, erläutern lediglich die Anwendung der Grundsätze der vorliegenden Erfindung. Fachleute können zahlreiche Änderungen vornehmen, ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (21)

1. Ein Dämpfungssystem für einen Fluid-Kraftzylinder mit einem Gehäuse, einem reziprok beweglichen Zylinder in dem Gehäuse, einem Endkappenverschluß am besagten Gehäuse und einer Kolbenstange befestigt am besagten Kolben und darin beweglich. Besagtes Dämpfungssystem umfaßt:
Einen ersten Durchlaß im vorerwähnten Endkappenverschluß kommunizierend mit dem Zwischenraum zwischen dem Endkappen­ verschluß und dem Kolben für den Fluidfluß zum und vom besagten Zwischenraum;
ein zweiter Durchlaß kommunizierend mit besagtem Zwischen­ raum zwecks Fluidfluß vom besagten Zwischenraum;
ein Drosselungselement zur Drosselung des Fluids, das von besagtem Zwischenraum über besagten zweiten Durchlaß fließt;
eine elastische Dichtung in besagtem ersten Durchlaß, wobei besagte Dichtung eine Öffnung und eine Mehrzahl von mit Zwischenraum untereinander angeordneten Vorsprüngen besitzt die sich in Gegenrichtung zur besagten Öffnung hin er­ strecken, wobei besagte Vorsprünge den Fluidfluß an besagter Dichtung vorbei ermöglichen und besagte Dichtung im besagten ersten Durchlaß zentrieren; und
ein Dichtungsbetätigungsmittel an besagtem Kolben zur Betätigung besagter Dichtung, während in der Öffnung be­ sagter Dichtung und als Reaktion auf die Bewegung besagten Kolbens zum besagten Endkappenverschluß hin, damit bewirkt wird, daß besagte Dichtung besagten ersten Durchlaß wesent­ lich gegen den Fluidfluß hierdurch vom besagten Zwischen­ raum abdichtet.

2. Das Dämpfungssystem des Anspruches 1, worin besagte Dichtung einen O-Ring umfaßt und besagte Vorsprünge sich radial nach außen vom besagten O-Ring aus erstrecken.

3. Das Dämpfungssystem von Anspruch 1, worin sich besagtes Dichtungsbetätigungsmittel vom besagten Kolben in einer im wesentlichen parallelen Richtung zur Bewegungsrichtung besagten Kolbens erstreckt und positioniert ist, um sich in die und aus der besagten Öffnung in besagter Dichtung zu bewegen, wobei besagte Vorsprünge besagte Dichtung und ihre Öffnung im Verhältnis zum besagten Dichtungsbetätigungs­ mittel zentrieren, wenn besagtes Betätigungsmittel sich außerhalb besagter Öffnung befindet.

4. Das Dämpfungssystem von Anspruch 3, worin besagtes Dichtungsbetätigungsmittel besagte Dichtung bei Eintritt in die besagte Öffnung betätigt, so daß besagter erster Durchlaß im wesentlichen abgedichtet wird, wenn besagter Kolben sich zum besagten Endkappenverschluß hin bewegt und die Aktivierung besagter Dichtung ermöglicht, um einen im wesentlichen unbeschränkten Fluidfluß an besagter Dichtung vorbei zu ermöglichen, damit besagter Kolben sich vom besagten Endkappenverschluß wegbewegen kann.

5. Das Dämpfungssystem von Anspruch 3, worin besagte Kolben­ stange durch besagte Öffnung in besagter Dichtung ausge­ fahren wird und besagtes Dichtungsbetätigungsmittel umfaßt eine Vergrößerung an besagter Kolbenstange.

6. Das Dämpfungssystem von Anspruch 5, worin besagtes Betätigungsmittel eine Buchse an besagter Kolbenstange umfaßt.

7. Das Dämpfungssysten von Anspruch 1, einschließlich Sicherungsmittel zur Sicherung besagter Dichtung im besag­ ten ersten Durchlaß, wobei besagtes Sicherungsmittel eine Öffnung hat, die besagte Öffnung der besagten Dichtung überlagert und besagtes Dichtungsbetätigungsmittel auf­ nimmt; besagtes Sicherungsmittel hat eine Vielzahl von mit Zwischenraum untereinander angeordneten Vorsprüngen, die sich von der besagten Öffnung weg erstrecken; der Abstand zwischen den Vorsprüngen besagten Sicherungsmittels ist größer als die Breite besagter Vorsprünge an besagter Dichtung.

8. Das Dämpfungssysten von Anspruch 2, einschließend ein Sicherungsmittel zum Halten besagter Dichtung in besagtem ersten Durchlaß; besagtes Sicherungsmittel hat eine Öff­ nung, die die besagte Öffnung der besagten Dichtung über­ lagert und das besagte Dichtungsbetätigungsmittel aufnimmt; besagtes Sicherungsmittel hat eine Vielzahl von mit Zwischenraum untereinander angeordneten Vorsprüngen, die sich von besagter Öffnung weg erstrecken; der Abstand zwischen den Vorsprüngen des besagten Sicherungsmittels ist größer als die Breite besagter Vorsprünge an besagter Dichtung.

9. Das Dämpfungssystem von Anspruch 3, einschließlich Sicherungsmittel zum Halten der besagten Dichtung im besagten ersten Durchlaß; dieses Sicherungsmittel hat eine Öffnung, die besagte Öffnung der Dichtung überlagert und besagtes Dichtungsbetätigungsmittel aufnimmt; das Siche­ rungsmittel hat eine Vielzahl von mit Zwischenraum untereinander angeordneten Vorsprüngen, die sich von besagter Öffnung weg erstrecken; der Abstand zwischen den Vorsprüngen besagten Sicherungsmittels ist größer als die Breite besagter Vorsprünge an besagter Dichtung.

10. Das Dämpfungssystem von Anspruch 4, einschließlich Siche­ rungsmittel zum Halten besagter Dichtung im ersten Durchlaß; dieses Sicherungsmittel hat eine Öffnung, die die besagte Öffnung der Dichtung überlagert und das Dichtungsbetätigungsmittel aufnimmt; besagtes Sicherungs­ mittel hat eine Vielzahl von mit Zwischenraum angeordneten Vorsprüngen, die sich von besagter Öffnung weg erstrecken; der Abstand zwischen den Vorsprüngen besagten Sicherungs­ mittels ist größer als die Breite besagter Vorsprünge an der Dichtung.

11. Das Dämpfungssystem gemäß Anspruch 1, wobei der zweite Durchlaß eine Wand einschließt; das Drosselmittel umfaßt ein Ventil mit einem sich längsweise erstreckenden Teilstück, das aus einer ersten Stellung (heraus) beweg­ lich ist, um den zweiten Durchlaß (dadurch) abzudichten, daß besagte Durchlaßwand mit einer der Vielzahl von zweiten Stellungen im Verhältnis zur besagten Durchlaßwand in Kontakt kommt, um selektiv den Fluidfluß durch den zweiten Durchlaß zu regeln; der Abstand zwischen besagten sich längsweise erstreckenden Teilstücks des Ventils und der besagten Durchlaßwand hat ein Fast-Null-Spiel, wenn sich besagtes Ventil in der ersten Stellung befindet.

12. Ein Verfahren zur Bildung eines Ventilsitzes mit Fast- Null-Spiel mit dem Ventil umfaßt:
Bildung eines Durchlasses mit einer ersten Weite aus einem Material gegebener Härte;
Verformung mindest eines Teilstückes besagten Durchlasses, um die Breite besagten Durchlasses am besagten Teilstück zu verringern; und
Einsetzen eines Ventils mit einer gegebenen Form, Breite und einer Härte, die größer ist als die gegebene Härte in besagtem Teilstück des Durchlasses, um das besagte Teilstück des Durchlasses mit der verringerten Breite im wesentlichen identisch mit der gegebenen Form und Breite besagten Ventils zu bilden, wobei das Spiel zwischen dem besagten Ventil und dem Teilstück des Durchlasses, das vom Ventil gebildet wird, im wesentlichen Null ist.

13. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, einschließlich der Bildung eines zweiten Durchlasses mit einer Breite, die größer ist als der zuerst erwähnte Durchlaß und sich von diesem her erstreckt und worin der übergang zwischen den besagten ersten und zweiten Durchlässen durch eine Schulter abgrenzt wird und besagte Schulter verformt, um (wiederum) das zuerst erwähnte Durchlaßteilstück zwecks Verringerung seiner Breite zu verformen.

14. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, das die (folgenden) Schritte umfaßt:
Verformung besagten Durchlasses, um die Breite des Durchlasses mit einer Stanze zu verformen;
Entfernung besagter Stanze; und
Einsetzen besagten Ventils in die zuletzt erwähnte verringerte Breite des besagten Durchlasses, um besagte verringerte Breite noch weiter zu verformen, damit er im wesentlichen identisch ist mit der gegebenen Form und Breite besagten Ventils.

15. Das Verfahren gemäß Anspruch 14, worin besagtes Ventil in den besagten Durchlaß eingefädelt wird, um die verminderte Breite noch weiter zu verformen.

16. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, das die (folgenden) Schritte umfaßt:
Verformung besagten ersten Durchlasses an seinem Übergang, um die Breite des ersten Durchlasses mit einer Stanze zu verringern;
Entfernung besagter Stanze; und
Einsetzen besagten Ventils in die zuletzt erwähnte verringerte Breite des ersten Durchlasses, um die ver­ ringerte Breite weiter zu verformen, damit sie mit der gegebenen Form und Breite des Ventils im wesentlichen identisch ist.

17. Das Verfahren nach Anspruch 16, wobei besagtes Ventil in die besagten Durchlässe eingefädelt wird, um die genannte verringerte Breite weiter zu verformen.

18. Das Verfahren nach Anspruch 12, wobei die Verformung besagten Teilstückes des Durchlasses zwecks Breiten­ verringerung durch das Einsetzen besagten Ventils vorge­ nommen wird.

19. Das Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei besagtes Ventil eingefädelt wird.

20. Das Verfahren gemäß Anspruch 13, wobei besagte Schulter verformt wird, um die Breite des ersterwähnten Durchlasses durch Einsetzen des Ventils zu verringern.

21. Das Verfahren gemäß Anspruch 12, wobei besagtes Ventil eingefädelt wird.