DE4322255C2 - Dämpfungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung für bewegte Teile, beispielsweise zur Endlagendämpfung bei Arbeitszylin­ dern, mit zwei relativ zueinander bewegbaren Wänden, die einen Dämpfungsraum begrenzen, aus dem während einer Dämpfungsstrecke der Relativbewegung der beiden Wände ein Fluid über eine Aus­ strömöffnung verdrängt wird, der ein zur variablen Vorgabe des Ausströmquerschnittes verstellbares Stellorgan zugeordnet ist, wobei ein zum Verstellantrieb des Stellorganes dienendes, rela­ tiv zu dem Stellorgan bewegbares Betätigungsorgan vorhanden ist.

Bekannte Dämpfungsvorrichtungen dieser Art werden vor allem zur Endlagendämpfung bei Arbeitszylindern eingesetzt. Ein Ausfüh­ rungsbeispiel für den Stand der Technik liefert die US 3 668 975, wobei die relativ zueinander bewegbaren Wände vom Kolben und vom Gehäuse eines Arbeitszylinders gebildet werden und der Dämpfungsraum gleichzeitig den einen fluidbeaufschlagbaren Ar­ beitsraum des Arbeitszylinders darstellt. In dem Dämpfungsraum ist ein axial bewegliches Stellorgan angeordnet, das mit einer Ausströmöffnung zusammenwirkt. Nähert sich der Kolben einer Endlage an, so wirkt er als Betätigungsorgan und verschiebt das Stellorgan, woraus eine Reduzierung des Ausströmquerschnittes resultiert. Auf diese Weise wird die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kolben und dem Gehäuse verringert, so daß am Ende der Dämpfungsstrecke ein unerwünscht starker Zusammenprall zwi­ schen dem Kolben und dem Gehäuse verhindert wird.

In dem bekannten Falle läßt sich die Dämpfungsintensität im we­ sentlichen nur durch Austausch des Stellorganes an geänderte Bedürfnisse anpassen. Gleichwohl ist es auch dann noch relativ schwierig, eine ideale Einstellung zu finden. Treten während des Betriebes des Arbeitszylinders unterschiedliche Kolbenge­ schwindigkeiten auf, lassen sich Unter- bzw. Überdämpfungen kaum vermeiden.

Zwar hat es auch schon Versuche gegeben, die Dämpfungscharakte­ ristik auf elektronischem Wege zu regeln. Die entsprechenden Systeme sind allerdings baulich sehr aufwendig und teuer und häufig störungsanfällig.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Dämpfungsvor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine ein­ fachere Anpassung der Dämpfungscharakteristik an unterschiedli­ che Relativgeschwindigkeiten der zwei relativ zueinander beweg­ ten Wände ermöglicht.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eines der beiden Organe von einer Magneteinrichtung gebildet ist und das andere Organ aus elektrisch leitfähigem Material besteht, und daß die beiden Organe so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie während des Zurücklegens der Dämpfungsstrecke der Relativbewegung der beiden Wände nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse miteinander in Wirkverbindung treten, wobei das Stellorgan in Abhängigkeit von der auftretenden geschwindigkeitsabhängigen Induktion unter­ schiedliche Ausströmquerschnitte der Ausströmöffnung vorgibt.

Auf diese Weise wird der von der Ausströmöffnung zur Verfügung gestellte Ausströmquerschnitt in direkter Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Wänden unmittelbar während des Dämpfungsvorganges, also praktisch On-line, ein­ gestellt. Ist die Relativgeschwindigkeit zwischen den beiden Wänden im Bereich der Dämpfungsstrecke relativ hoch, erfolgt eine vergleichsweise stärkere Verkleinerung des Abströmquerschnittes als bei relativ langsamer Relativgeschwindigkeit. Dieser Effekt beruht im wesentlichen darauf, daß das Magnetfeld der Magneteinrichtung in dem leitfähigen Material einen Stromfluß erzeugt, der ein dem Magnetfeld der Magneteinrichtung entgegenge­ setztes Magnetfeld erzeugt, so daß sich eine zur Relativgeschwindig­ keit der beiden Organe proportionale Induktion einstellt, aufgrund derer das Stellorgan antriebsmäßig beaufschlagt wird. Da die Anpassung der Dämpfungscharakteristik selbsttätig ohne mecha­ nische Eingriffe von außen erfolgt, ist der Betriebsaufwand der Dämpfungsvorrichtung minimal. Indem sich ferner ein mecha­ nischer Kontakt zwischen den beiden Organen erübrigt und die von der Induktion gelieferte Verstellkraft des Stellorganes durch berührungsloses Zusammenwirken mit dem Betätigungsorgan erzeugt werden kann, ergibt sich eine äußerst verschleißarme Anordnung, die eine hohe Lebensdauer erwarten läßt.

Die Dämpfungsvorrichtung läßt sich vorteilhaft zur Endlagen- Dämpfung bei Arbeitszylindern einsetzen, wobei sie zweckmäßiger­ weise in den betreffenden Arbeitszylinder integriert ist. Das bewegte Teil ist in diesem Falle der Kolben des Arbeitszylinders bzw. ein mit diesem bewegungsgekoppeltes zu bewegendes Bauteil. Darüber hinaus kann die Dämpfungsvorrichtung als Stoßdämpfer für beliebige bewegte Teile verwendet werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen aufgeführt.

Es ist von Vorteil, wenn die Magneteinrichtung eine Permanent­ magneteinrichtung ist, da sich dann im Vergleich zu einer Elektromagneteinrichtung die Zufuhr elektrischer Energie erübrigt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß das der Ausströmöffnung zugeordnete Stellorgan von einer Rückstellkraft in eine dem maximalen Ausströmquerschnitt entsprechende Grundstellung vorgespannt ist, die der im Sinne einer Verringerung des Ausströmquerschnittes auf dieses Stellorgang wirkenden, von der Induktion erzeugten Verstellkraft entgegenwirkt. Zur Er­ zeugung der Rückstellkraft wird zweckmäßigerweise eine auf fluidischer und/oder mechanischer Basis arbeitende Federeinrich­ tung verwendet. Auf diese Weise läßt sich durch Abstimmung der Rückstellkraft auf die zu erwartenden Verstellkräfte das grund­ sätzliche Ansprech- und Dämpfungsverhalten der Dämpfungsvorrich­ tung voreinstellen. Soll eine Nachjustierung möglich sein, macht man die Rückstellkraft variabel einstellbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine erste Bauform der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung in schematischer Darstellung im Längsschnitt, eingesetzt zur Endlagendämpfung an einem Arbeitszylinder,

Fig. 2 einen Ausschnitt der Dämpfungsvorrichtung aus Fig. 1 bei einer abweichenden Relativ­ stellung zwischen dem Stellorgan und dem Betätigungsorgan, und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform der Dämpfungs­ vorrichtung in einer der Fig. 1 entsprechenden Darstellungsweise.

In den einzelnen Figuren ist jeweils ein stirnseitiger End­ abschnitt eines pneumatisch oder hydraulisch betätigbaren Arbeitszylinders 1 abgebildet, der mit der erfindungsgemäßen Dämpfungsvorrichtung 2 ausgestattet ist. Die Dämpfungsvorrichtung 2 dient hier zur Endlagendämpfung, um den Kolben 3 des Arbeits­ zylinders vor dem Aufprall auf eine stirnseitige Abschlußwand 4 des Gehäuses 5 des Arbeitszylinders 1 abzubremsen.

Der Kolben 3 ist in dem Gehäuse 5 axial verschiebbar angeordnet und trennt zwei Arbeitsräume 6, 7 voneinander ab, die mit Druckmittel beaufschlagbar bzw. entlüftbar sind, um den Kolben 3 in Axialrichtung 8 hin und her zu bewegen. Zu diesem Zweck korrespondiert jeder Arbeitsraum 6, 7 mit einem lediglich in Bezug auf den Arbeitsraum 7 abgebildeten Druckmittelkanal 14, über den das Druckmittel entsprechend der gewünschten Bewegungs­ richtung zu- oder abströmt.

Der Kolben 3 und das Gehäuse 5 bilden zwei relativ zueinander bewegbare Wände 9, 10 der Dämpfungsvorrichtung 2. Der zwischen diesen beiden Wänden 9, 10 eingeschlossene, der Abschlußwand 4 zugeordnete Arbeitsraum 7 bildet zugleich einen ebenfalls zu der Dämpfungsvorrichtung 2 gehörenden Dämpfungsraum 13.

Wird dem Arbeitsraum 7 über den Druckmittelkanal 14 pneumatisches oder hydraulisches Druckmittel zugeführt, so entfernt sich der Kolben 3 von der Abschlußwand 4. Bei entgegengesetzter Bewegungsrichtung des Kolbens 3 wird das Druckmittel wieder in dem Maße, wie sich das Volumen des Arbeitsraumes 7 verringert, über den Druckmittelkanal 14 ausgestoßen. Die Dämpfungsvor­ richtung 2 bewirkt hierbei allerdings, daß der Kolben 3 während seines nachfolgend als Dämpfungsstrecke bezeichneten letzten Bewegungsabschnittes vor Erreichen der Abschlußwand 4 abgebremst wird. Auf diese Weise wird der Endlagenaufprall verringert bzw. gedämpft. Das Dämpfungsprinzip beruht darauf, daß das während des Zurücklegens der Dämpfungsstrecke aus dem vorliegend von dem Arbeitsraum 7 gebildeten Dämpfungsraum 13 verdrängte Fluid durch eine Ausströmöffnung 15 hindurch entweicht, deren Ausströmquerschnitt im Vergleich zu dem dem Fluid außerhalb der Dämpfungsstrecke zur Verfügung stehenden Abströmquerschnitt reduziert oder zumindest reduzierbar ist. In Bezug auf die Ausströmöffnung 15 unterscheiden sich die beiden Ausführungs­ beispiele gemäß Fig. 1 und 3 dadurch, daß die Ausström­ öffnung 15 im Falle der Fig. 1 auch während den außerhalb der Dämpfungsstrecke liegenden Bewegungsabschnitten von Fluid durchströmt wird, während die Ausströmöffnung 15 bei Fig. 3 erst mit Beginn der Dämpfungsstrecke By-Pass-artig in Aktion tritt.

Bei reduziertem Ausströmquerschnitt wird dem Kolben 3 ein größerer Widerstand entgegengesetzt, so daß sich seine Bewegung während des Zurücklegens der Dämpfungsstrecke allmählich ver­ langsamt.

Die beispielsgemäßen Dämpfungsvorrichtungen 2 zeichnen sich dadurch aus, daß sich die Dämpfungs- bzw. Abbremsintensität von selbst in Abhängigkeit von der Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 5 reguliert. Der von der Ausströmöffnung 15 zur Verfügung gestellte Ausströmquer­ schnitt ist um so geringer, je größer die Relativgeschwindig­ keit ist, und entsprechend größer ist dann die von dem im Dämpfungsraum 13 enthaltenen Fluid auf dem Kolben 3 entgegen dessen Bewegungsrichtung ausgeübte Abbremskraft. Zur Vorgabe des jeweiligen Ausströmquerschnittes ist der Ausströmöffnung 15 ein relativ zu dieser verstellbares Ventilglied 16 zugeordnet, das die Ausströmöffnung 15 je nach Stellung mehr oder weniger weit verschließt. Dieses Ventilglied 16 wird mittels eines Stellorganes 18 betätigt, das bei beiden Ausführungsbeispielen in Baueinheit mit dem Ventilglied 16 ausgeführt ist. Eine Federeinrichtung 19 spannt das Stellorgan 18 und somit auch das von diesem gebildete Ventilglied 16 in eine in Fig. 1 und 3 gezeigte Grundstellung vor, in der der maximale Ausström­ querschnitt der Ausströmöffnung 15 vorliegt. Um den Ausström­ querschnitt zu verringern, muß das Stellorgan 18 entgegen der Rückstellkraft der Federeinrichtung 19 bezüglich der Ausström­ öffnung 15 verlagert werden, die auf diese Weise mehr oder weniger weit abgedeckt oder auf sonstige Weise verschlossen wird.

Die das Stellorgan 18 im Schließsinne der Ausströmöffnung 15 beaufschlagende Verstellkraft F_V kommt im Zusammenwirken des Stellorganes 18 mit einem Betätigungsorgan 23 zustande. Während das Stellorgan 18 an derjenigen Wand 9, 10 verschiebegelagert ist, an der die Ausströmöffnung 15 vorgesehen ist, ist das Betätigungsorgan 13 an der jeweils anderen Wand 10, 9 fest­ gelegt. Die Anordnung ist so getroffen, daß die beiden Organe 18, 23 beim Zurücklegen der Dämpfungsstrecke beruhrungslos seitlich aneinander vorbeibewegbar sind. Bei dieser nachfolgend als Dämpfungsbewegung bezeichneten Relativbewegung zwischen dem Stellorgan 18 und dem Betätigungsorgan 23 treten diese beiden Organe 18, 23 nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse in Wirkverbindung miteinander. Erreicht wird dies dadurch, daß eines der beiden Organe 18, 23 von einer Magneteinrichtung 24 gebildet ist, während das andere Organ aus elektrisch leitfähigem Material 25 besteht. Bei der Dämpfungsbewegung der beiden Organe 18, 23 findet somit eine Relativbewegung zwischen dem Magnetfeld der Magneteinrichtung 24 und den freien Elektronen des elektrisch leitfähigen Teils 25 statt, worauf sich letztere unter Erzeugung eines Stromes bewegen und dieser Strom seinerseits ein Magnetfeld erzeugt, das demjenigen der Magneteinrichtung entgegengesetzt ist (Induktion). Man spricht hier von dem sogenannten Wirbelstromprinzip, welches letztlich dazu führt, daß zwischen den beiden Organen 18, 23 eine geschwindigkeitsabhängige Kraft wirkt, welche die das Stellorgan 18 im Schließsinne beaufschlagende Verstellkraft F_V liefert. Da die Größe der Verstellkraft F_V von der Relativge­ schwindigkeit zwischen der Magneteinrichtung 24 und dem leit­ fähigen Material 25 abhängt, wird die Ausströmöffnung 15 um so mehr verschlossen, je größer die Relativgeschwindigkeit zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 5 ist. Somit erübrigen sich inner­ halb eines großen Geschwindigkeitsspektrums besagter Relativge­ schwindigkeit jegliche Nachjustierungen an der Dämpfungsvorrich­ tung 2.

Eine Grundeinstellung der Dämpfungscharakteristik wird zweck­ mäßigerweise durch Abstimmung des leitfähigen Materials 25 mit der Magneteinrichtung 24 unter Einbeziehung der Rückstellkraft der Federeinrichtung 19 erfolgen. Beispielsweise ändert sich die Höhe der Induktion bei gleichbleibendem Bauvolumen durch Verwendung unterschiedlich leitfähigen Materials 25. Am besten nimmt man die Grundeinstellung jedoch über eine Änderung der Federrate der Federeinrichtung 19 vor, beispielsweise indem man in Fig. 1 lediglich strichpunktiert angedeutete Vor­ spannmittel 26 vorsieht, mit denen sich die Vorspannung der vorhandenen Federeinrichtung 19 variabel einstellen läßt. Als Federeinrichtung verwendet man zweckmäßigerweise eine mechanischer Art, doch wäre durchaus auch die Verwendung einer fluidischen Federeinrichtung denkbar, beispielsweise in Gestalt einer Luftfeder. Das vorhandene Federsystem sollte möglichst linear sein, doch wäre auch eine nichtlineare Kennlinie möglich.

Nachfolgend soll auf die Ausführungsbeispiele im einzelnen eingegangen werden.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist das Stell­ organ 18 gehäuseseitig angeordnet, indem es an der Abschluß­ wand 4 in Axialrichtung 8 verschiebbar gelagert ist. Es ist von hülsenartiger Gestalt und sitzt in einer zum Dämpfungsraum 13 hin offenen Ausnehmung 27 der Abschlußwand 4. Die zum Beispiel von einer Schraubenfeder gebildete, eine elastische Rückstell­ kraft liefernde Federeinrichtung 19 stützt sich in der Aus­ nehmung 27 zwischen der dem Dämpfungsraum 13 abgewandten Stirnseite des Stellorganes 18 und einer gehäusefesten Stütz­ fläche 28 ab. Die Ausströmöffnung 15 mündet seitlich, also quer zur möglichen Bewegungsrichtung des Stellorganes 18 in die Ausnehmung 27 ein und kommuniziert andererseits mit dem Druckmittelkanal 14, an den von außen her eine nicht näher dargestellte Druckmittelleitung anschließbar ist. Bei Grund­ stellung des Stellorganes 18 gesehen, liegt der Mündungsbereich der Ausströmöffnung 15 zweckmäßigerweise axial unmittelbar im Anschluß an die stirnseitige Abschlußkante des Stellorganes 18, das hier gleichzeitig in Baueinheit das bereits erwähnte Ventilglied 16 bildet.

In der in Fig. 1 gezeigten Grundstellung wird das Stellorgan 18 von der Rückstellkraft F_R der Federeinrichtung 19 in Richtung des Kolbens 3 gegen einen gehäusefesten Anschlag 31 gehalten. Die Ausströmöffnung 15 verfügt hierbei über den maximalen Durchströmquerschnitt. Das in den Arbeitsraum 7 zugeführte bzw. aus diesem abgeführte Druckmittel fließt stets über die Ausströmöffnung 15, wobei das Stellorgan 18 bei den sich außerhalb der Dämpfungsstrecke abspielenden Relativbewegungen zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 5 in der Grundstellung verharrt. Dann befindet sich nämlich das mit dem Kolben 3 mitbewegbar verbundene Betätigungsorgan 23 in einem Abstand von dem Stellorgan 18, daß die Feldlinien der Magneteinrichtung 24 unwirksam sind. Erst wenn das Betätigungsorgan 23 bei Annäherung des Kolbens 3 an die Abschlußwand beginnt, in den Einflußbereich des Stellorgans 18 zu gelangen, setzt das Wirbelstromprinzip ein. Beim Ausführungsbeispiel geschieht dies in etwa dann, wenn das Betätigungsorgan 23 axial und vorzugsweise koaxial in den Innenraum 29 des hülsenartigen Stellorgans 18 eintaucht. Das Betätigungsorgan 23 sitzt an einem insbesondere zentralen, in Richtung der Abschlußwand 4 ragenden Vorsprung 32 des Kolbens 3 und ist diesem daher mit Abstand vorgelagert, so daß die Wirbel­ stromwirkung tatsächlich einsetzen kann, bevor der Kolben 3 auf die Abschlußwand 4 aufläuft. Die in Richtung der Relativbewegung zwischen dem Kolben 3 und dem Gehäuse 5 vorliegend in Axialrichtung 8 ge­ messenen Abmessungen des Stellorganes 18 und des Betätigungsorganes 23 sind vorzugsweise so gewählt, daß das Wirbelstrom-Bremsprinzip während der gesamten Dämpfungsstrecke aktiv sein kann.

Das Stellorgan 18 des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 ist ein aus elektrisch leitfähigem Material wie Aluminium oder Kupfer bestehendes Teil. Das Betätigungsorgan 23 ist als Magneteinrich­ tung 24 ausgebildet, bei der es sich bevorzugt um eine Permanent­ magneteinrichtung 30 handelt. Diese kann wie abgebildet mehrere in Richtung der Relativbewegung koaxial aufeinanderfolgend angeordnete ring- oder scheibenförmige Permanentmagnetteile 33 aufweisen, wobei zwischen axial benachbarten Permanentmagnet­ teilen 33 noch jeweils mindestens ein insbesondere aus weichmag­ netischem Material bestehendes ring- oder scheibenförmiges Polteil 34 zur Verstärkung des Magnetfeldes angeordnet sein kann. Die Magneteinrichtung 24 ist zweckmäßigerweise so angeordnet und ausgebildet, daß eine in Richtung der Relativbewegung zwischen den beiden Wänden 9, 10 ausgerichtete Polarisierung vorliegt. Denkbar wäre aber auch beispielsweise eine bezogen auf die Relativbewegung quer ausgerichtete Polarisierung.

Indem das aus leitfähigem Material bestehende Stellorgan 18 ring­ förmig in sich geschlossen ist, können sich die Wirbelströme be­ sonders gut ausbilden, so daß sich eine größere Induktion bzw. Verstellkraft F_V erzielen läßt, als wenn sich das Stell­ organ 18 lediglich entlang eines Umfangsabschnittes des eingetauch­ ten Betätigungsorganes 23 erstrecken würde, selbst wenn man mehrere einzelne Stellorgane 18 vorsähe, die gemeinsam auf das Ventilglied 16 einwirken.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, wie das Stellorgan 18 unter Komprimierung der Federeinrichtung 19 aus der in Fig. 1 gezeigten Grund­ stellung ausgelenkt wird, wenn das Betätigungsorgan 23 eintaucht. Ersichtlich verschließt das ausgelenkte Stellorgan 18 die Ausströmöffnung 15 mindestens teilweise, so daß der Abfluß des im Dämpfungsraum 13 eingeschlossenen Druckmittels behindert und die Bewegung des Kolbens 3 verlangsamt wird.

Die das Stellorgan 18 enthaltende Ausnehmung 27 ist zum Dämpfungs­ raum 13 hin offen, so daß das Betätigungsorgan 23 zusammen mit dem es tragenden Vorsprung 32 problemlos eintauchen kann. Auch das Druckmedium kann auf diese Weise ohne weiteres über die Ausnehmung 27 und insbesondere durch das hülsenartige Stellorgan 18 hindurch zwischen dem Dämpfungsraum 13 und der durchflußge­ regelten Ausströmöffnung erfolgen.

Es versteht sich, daß beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die Anordnung auch so getroffen sein kann, daß das Stellorgan 18 als Magneteinrichtung ausgebildet ist und das kolbenseitig festgelegte Betätigungsorgan 23 aus leitfähigem Material besteht.

Bei dem in Fig. 3 abgebildeten Ausführungsbeispiel ist die Ausströmöffnung 15 seitlich an einem Vorsprung 32′ angeordnet, der ausgehend vom Kolben 3 in Richtung der Abschlußwand 4 ragt, wo ihm eine Ausnehmung 27′ axial gegenüberliegt. Die Ausnehmung 27′ kommuniziert einerseits mit dem Druckmittel­ kanal 14 und andererseits über ihre dem Kolben 3 zugewandte Öffnung 35 mit dem Dämpfungsraum 13. Solange der Kolben 3 eine Bewegung außerhalb der Dämpfungsstrecke ausführt, erfolgt die Zu- und Abfuhr von Druckmittel in den bzw. aus dem Dämpfungs­ raum 13 unmittelbar über besagte Öffnung 35. Beginnt der Vorsprung 32′ im Rahmen der Annäherungsbewegung an die Abschluß­ wand 4 jedoch in die Ausnehmung 27′ einzutauchen, so hat dies eine Unterbindung, zumindest jedoch eine Behinderung der unmittelbaren Strömungsverbindung zwischen dem Dämpfungsraum 13 und der Ausnehmung 27′ zur Folge. Das Druckmittel ist daher gezwungen, über die Ausströmöffnung 15 abzuströmen, an die sich ein im Innern des Vorsprunges 32′ verlaufender By-Pass-Kanal 36 anschließt, der an der der Ausnehmung 27′ zugewandten Stirnseite des Vorsprunges 32′ ausmündet. Sofern der Querschnitt der Ausströmöffnung 15 groß genug ist, bewirkt die Umleitung des Strömungsweges allein noch keine oder zumindest keine nennenswerte Dämpfung der Kolbenbewegung. Die Dämpfungs­ strecke beginnt erst, wenn das verschiebegelagert koaxial auf dem Vorsprung 32′ sitzende Stellorgan 18 in den Einflußbereich des in diesem Falle gehäuseseitig festgelegten Betätigungs­ organs 23 gerät. Letzteres ist beispielsgemäß als ringförmiges Teil ausgebildet, das sich im Bereich des Randes der Öffnung 35 in Umfangsrichtung der Ausnehmung 27′ erstreckt und koaxial zu dem hülsenförmigen Stellorgan 18 ausgerichtet ist. Da der Innendurchmesser des Betätigungsorganes 37 etwas größer ist als derjenige des Stellorganes 18′ kann letzteres berührungs­ frei in das Betätigungsorgan 23 eintauchen, so daß sich die beiden Organe 18, 23 seitlich passieren.

Die Austrittsöffnung 15 ist dem Stellorgan 18 an der dem Kolben 3 zugewandten Axialseite vorgelagert. Die Federeinrich­ tung 19 stützt sich einerseits kolbenfest und andererseits an der dem Kolben 3 zugewandten Stirnseite des Stellorganes 18 ab, das somit in die in Fig. 3 gezeigte Grundstellung vorge­ spannt wird, in der es an einem Bewegungsanschlag 37 anliegt, der an der der Federeinrichtung 19 entgegengesetzten Axial­ seite des Stellorgans 18 an dem Vorsprung 32′ angeordnet ist.

Wie schon beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 und 2 ist auch hier das Stellorgan 18 als elektrisch leitfähiges Teil ausgebildet, währen das Betätigungsorgan von einer Magnetein­ richtung 24 gebildet ist. Es versteht sich jedoch, daß ebenso­ gut eine Umkehrung der Anordnung möglich ist.

Um zu gewährleisten, daß der Dämpfungsvorgang ausschließlich vom momentan zur Verfügung stehenden Querschnitt der Austritts­ öffnung 15 abhängt, empfiehlt sich beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 die zusätzliche Anbringung einer nicht näher gezeigten Dichtungsanordnung, die zwischen der Öffnung 35 und dem Vorsprung 32′ wirkt, wenn letzterer beginnt, in die Ausnehmung 27′ einzutauchen.

Speziell wenn das Stellorgan 18 wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 kolbenseitig gelagert ist, kann das Betätigungs­ organ 23 unmittelbar von einem Teil des Gehäuses 5, insbesondere von der Abschlußwand 4 gebildet sein. Es genügt in diesem Falle, den entsprechenden Gehäusebestandteil aus elektrisch leitfähigem Material herzustellen, wobei sich aus Kostengründen Aluminiummaterial empfiehlt.

Bei sämtlichen Ausführungsformen ist es möglich, das Ventil­ glied 16 als vom Stellorgan 18 separates Bauteil auszubilden, das mit dem Stellorgan 18 so bewegungsgekoppelt ist, daß bei verstellkraftbedingter Verlagerung des Stellorganes 18 das Ventilglied 16 den Querschnitt der Austrittsöffnung 15 beein­ flußt.

Die Dämpfungsvorrichtung 2 braucht nicht notwendigerweise in einen Arbeitszylinder 1 integriert sein. Sie kann als separate Einheit zur Dämpfung der Bewegung beliebiger Teile verwendet werden, insbesondere nach Art eines Stoßdämpfers. Der Aufbau könnte in diesem Falle demjenigen der Fig. 1 bis 3 entsprechen, wobei lediglich die dort vorhandene, mit dem Kolben 3 verbundene Kolbenstange 41 als Stoßelement 42 fungieren würde, das an der der Abschlußwand 4 entgegengesetzten Stirnseite aus dem Gehäuse 5 herausragt und sich in der Bewegungsbahn des zu dämpfenden bzw. abzubremsenden Bauteils anordnen läßt. Auf diese Weise ließe sich die Dämpfungsvorrichtung 2 auch stirn­ seitig an einen üblich aufgebauten Arbeitszylinder ansetzen.

Insbesondere im Falle eines Arbeitszylinders kann die Dämpfungs­ vorrichtung 2 auch in zweifacher Ausfertigung vorhanden sein, um bei beiden Bewegungsrichtungen des Kolbens 3 eine Endlagen­ dämpfung vorzunehmen.

Die Magneteinrichtung 24 könnte durchaus auch als Elektromagnet­ einrichtung ausgebildet sein. Vorteilhafter ist jedoch die Verwendung einer Permanent-Magneteinrichtung, da sie von einer Energieversorgung unabhängig ist.

Wie schon angedeutet, können sowohl die Magneteinrichtung als auch das mit dieser zusammenwirkende, aus elektrisch leit­ fähigem Material bestehende Organ einen mehrteiligen Aufbau besitzen. So könnte sich beispielsweise das aus leitfähigem Material bestehende Organ aus mehreren elektrisch leitfähigen Einzelteilen zusammensetzen, die in beliebiger Weise zu einem Verbund zusammengesetzt sind. Die Einzelteile könnten beispiels­ weise in ein Trägermaterial aus Kunststoff eingesetzt sein. Entsprechendes gilt natürlich auch für die Permanentmagnet­ einrichtung im Falle des Vorhandenseins mehrerer einzelner Permanentmagnete.

Wenn die Dämpfungsvorrichtung wie bei den Ausführungsbeispielen in einen Arbeitszylinder integriert ist und dieser Arbeits­ zylinder zusätzlich mit Mitteln zur Positionserfassung des Kolbens ausgestattet ist, sollte die Magneteinrichtung stationär gehäusefest vorgesehen sein. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß am Außenumfang des rohrförmigen Zylindergehäuses angeordnete magnetfeldempfindliche Sensoren nicht fehlbetätigt werden.

Bevorzugt verfügt die Dämpfungsvorrichtung also über eine aus einem oder mehreren Magneten bestehende Magneteinrichtung, deren Magnetfeld während des Dämpfungsprozesses durch einen elektrisch leitfähigen Induktionskörper dringt, so daß eine der Geschwindigkeit proportionale, dem induzierten Feld entgegen­ gesetzte Kraft erzeugt wird. Aufgrund dieser Kraft wird ein Ventilglied 16 gegen eine elastische Federkraft bewegt, so daß der dem in der Dämpfungskammer 13 enthaltenen pneumatischen oder hydraulischen Fluid zur Verfügung stehende Ausström­ querschnitt verkleinert wird. Die Auslegung kann so getroffen werden, daß sich die Relativgeschwindigkeit der abzubremsenden Wände bzw. Teile einer festgelegten Funktion annähert und am Ende der Dämpfungsstrecke gegen Null geht. Auf diese Weise entfällt während des Betriebes eine mechanische Einstellung des Dämpfungssystems und man erhält eine optimale Dämpfung nahezu über das gesamte Energiespektrum. Die Lebensdauer des bewegten Gesamtsystems ist wegen der vorhandenen minimalen Restenergien sehr hoch.

Die Verwendung als Dämpfungsvorrichtung im Zusammenhang mit einem Arbeitszylinder ist selbstverständlich bei jeder Arbeits­ zylinderart möglich, selbst wenn es sich um einen kolbenstangen­ losen Arbeitszylinder oder einen solchen mit durchgehender Kolbenstange handelt. Die bewegten Bestandteile der Dämpfungs­ vorrichtung können hierbei z. B. unmittelbar am Kolben oder an der Kolbenstange angebracht sein. Ferner kann ein konventioneller Arbeitszylinder, bei dem lediglich eine stirnseitige Abschluß­ wand von einer Kolbenstange durchsetzt wird, an jeder Stirnseite mit einer Dämpfungsvorrichtung ausgestattet werden, um bei beiden Bewegungsrichtungen eine Dämpfung zu erhalten, was natür­ lich auch für die vorgenannten Arbeitszylinderarten gilt.

Claims (16)

1. Dämpfungsvorrichtung für bewegte Teile, beispielsweise zur Endlagendämpfung bei Arbeitszylindern, mit zwei relativ zueinander bewegbaren Wänden (9, 10), die einen Dämpfungsraum (13) begrenzen, aus dem während einer Dämpfungsstrecke der Relativbewegung der beiden Wände (9, 10) ein Fluid über eine Ausströmöffnung (15) verdrängt wird, der ein zur variablen Vorgabe des Ausströmquerschnittes verstellbares Stellorgan (18) zugeordnet ist, wobei ein zum Verstellantrieb des Stellorganes (18) dienendes, relativ zu dem Stellorgan (18) bewegbares Betätigungsorgan (23) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eines der beiden Organe (18, 23) von einer Magneteinrichtung (24) gebildet ist und das andere Organ (23, 18) aus elektrisch leitfähigem Material besteht, und daß die beiden Organe (18, 23) so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie während des Zurücklegens der Dämpfungsstrecke der Relativbewegung der beiden Wände (9, 10) nach dem Prinzip einer Wirbelstrombremse miteinander in Wirkverbindung treten, wobei das Stellorgan (18) in Abhängigkeit von der geschwindigkeitsab­ hängigen Induktion unterschiedliche Ausströmquerschnitte der Ausströmöffnung (15) vorgibt.

2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Organe (18, 23) so ausgebildet und angeordnet sind daß sie während der Dämpfungsstrecke der Relativbewegung der beiden Wände (9, 10) insbesondere koaxial zumindest teilweise ineinander eintauchen.

3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2 dadurch gekenn­ zeichnet, daß eines der Organe (18, 23) als ring- oder hülsen­ artiges Teil ausgebildet ist oder Bestandteil eines solchen ring- oder hülsenartigen Teils ist, in das das andere Organ (23, 18) eintauchen kann.

4. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtung (24) eine Permanentmagneteinrichtung (30) ist.

5. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Permanentmagneteinrichtung (30) mehrere axial und hier­ bei insbesondere koaxial aufeinanderfolgende ring- oder scheibenförmige Permanentmagnetteile (33) aufweist, zwischen denen jeweils ein Polteil (34) angeordnet sein kann.

6. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magneteinrichtung (24) eine Elektromagneteinrichtung ist.

7. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrisch leitfähige Organ (18, 23) aus Kupfer- oder Aluminiummaterial besteht.

8. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der während der Dämpfungsstrecke jeweils momentan vorliegende Ausströmungsquerschnitt der Aus­ strömöffnung in Abhängigkeit von der Differenz der auf das Stellorgan einwirkenden, von der durch die magnetische Induktion hervorgerufenen Verstellkraft (F_V) und einer dieser entgegen­ wirkenden Rückstellkraft (F_R) vorgegeben ist.

9. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das der Ausströmöffnung (15) zugeordnete Stellorgan (18) von einer Rückstellkraft (F_R) in eine dem maximalen Ausströmquerschnitt entsprechende Grund­ stellung vorgespannt ist, die der im Sinne einer Verringerung des Ausströmquerschnittes auf dieses Stellorgan (18) wirkenden, von der magnetischen Induktion hervorgerufenen Verstellkraft (F_V) von dieser überwindbar entgegenwirkt.

10. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft (F_R) von einer fluidischen und/oder mechanischen Federeinrichtung (19) geliefert wird.

11. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückstellkraft (F_R) variabel einstellbar ist.

12. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnung (15) von einem Ventilglied (16) beherrscht wird, das mit dem Stellorgan (18) bewegungsgekoppelt und vorzugsweise zumindest teilweise von dem Stellorgan (18) gebildet ist.

13. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das der Austrittsöffnung (15) zugeordnete Stellorgan (18) in Richtung der Relativbewegung der beiden Wände (9, 10) verschieblich mit einer der beiden Wände (9, 10) verbunden ist, während das Betätigungsorgan (23) an der jeweils anderen Wand (10, 9) festgelegt oder unmittelbar von dieser anderen Wand (10, 9) gebildet ist.

14. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die eine (10) der beiden Wände von einem Gehäuse (5) und die andere Wand (9) von einem in dem Gehäuse (5) axial verschieblichen Kolben (3) gebildet ist.

15. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (5) das Gehäuse eines Arbeitszylinders (1) und der Kolben (3) der Kolben dieses Arbeitszylinders (1) ist, wobei das eine Organ (18, 23) insbesondere im Bereich einer stirnseitigen Abschlußwand (4) des Gehäuses (5) vorgesehen ist.

16. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Gehäuse (5) das Gehäuse eines Stoßdämpfers und der Kolben (3) der Kolben dieses Stoßdämpfers ist, wobei der Kolben (3) mit einem aus dem Gehäuse (5) herausgeführten, insbesondere stangenartigen Stoßelement (42) verbunden ist.