DE4401871A1 - Endlagendämpfung in Druckmittelzylindern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Endlagendämpfung in Druckmittelzylindern, vorzugsweise hydraulischen Zylinder- Kolben-Einheiten, welche mindestens in einem endseitigen Zylinderkopf angeordnet ist, mit im Zylinderkörper abgedichtet verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange mit einer Last koppelbar ist, einem der Kolbenstange koaxial gegenüberliegenden, von Kolben abgehenden und in eine Bohrung des Zylinderkopfes eingreifenden Zapfen, einem um den Zapfen angeordneten, den Durchflußquerschnitt für das Druckmittel verändernden Drosselglied und einem von der Bohrung abgehenden Zu- und Abflußkanal für das Druckmittel.

Derartig aufgebaute Endlagendämpfungen sind aus den DE-OS 22 14 032, 22 40 980 und 25 31 394 bekannt geworden, wobei zur Drosselung des Mediumsflusses Zapfen mit abgestuften Buchsen in Bohrungen eingreifen oder aber die Zapfen direkt abgestuft sind und mit Bohrungen oder Buchsen zusammenwirken.

Diese Endlagendämpfungen sind verhältnismäßig konstruktionsaufwendig und herstellungsmäßig teuer aufgrund der erforderlichen paßgenauen Ausführungen. Außerdem zeigen diese bekannten Endlagendämpfungen mehrere umständlich zu montierende Bauteile.

Weiterhin bestehen bei diesen Endlagendämpfungen zwischen den Zapfen und Buchsen oder Bohrungen lange und enge Ringspalte, die bei zähflüssigen Medien eine verlängerte Durchlaufzeit ergeben und sich nachteilig auf die Temperaturentwicklung auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine in der Konstruktion vereinfachte, aus wenigen Bauteilen bestehende, leicht montierbare und dauerhaft sicher wirkende ein- oder beidseitige Endlagendämpfungen in Druckmittelzylindern zu schaffen, die gleichzeitig eine Drosselrückschlagfunktion ergibt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Die sich daran anschließenden Unteransprüche beinhalten Gestaltungsmerkmale, welche vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.

Die Endlagendämpfung gemäß der Erfindung ist in ihrer Konstruktion einfach ausgeführt und setzt sich aus wenigen, einfach und kostengünstig herstellbaren Bauteilen zusammen, die leicht im Druckmittelzylinder zu montieren sind und eine dauerhaft sichere Funktion ergeben.

Für die Endlagendämpfung ist um den Zapfen des Kolbens ein Drosselring, vorzugsweise ein Mehrkantring, mit einem Drosselspalt angeordnet und dieser Mehrkantring in einer topfartigen Erweiterung der Bohrung axial verschiebbar in einem begrenzten Bereich vorgesehen und durch einen Sicherungsring gesichert.

In der Dämpfungsstellung fährt der Zapfen des Kolbens in die Bohrung ein und dabei wird durch das Druckmittel der Mehrkantring gegen den Topfboden gedrückt und somit entsteht zwischen Topfboden und Drosselscheibe eine Abdichtung, so daß das Druckmedium dann in die topfartige Erweiterung durch den Sicherungsring hindurch einströmen, aber nur durch den Drosselspalt in die Bohrung ausströmen kann. Die Auslegung dieses Drosselspaltes bestimmt die Durchflußquerschnittsgröße und die Dämpfungswirkung.

Beim Entlasten des Kolbens wird der Mehrkantring gegen den Sicherungsring axial verschoben, so daß dann das zurückfließende Druckmittel sowohl durch den Drosselspalt als auch um den Mehrkantring herum und durch den Sicherungsring hindurch fließen kann und dadurch eine größere Druckmittelmenge zurückströmt.

Der Mehrkantring hat am Umfang mehrere Kantflächen, mit denen er sich an dem Sicherungsring abstützt und mit denen er mit dem Innenmantel des Sicherungsringes segmentförmige Durchflußöffnungen für das Druckmittel bildet.

Diese Endlagendämpfung ist insgesamt äußerst einfach aufgebaut und zeigt eine sehr gute Dämpfungswirkung.

Diese Endlagendämpfung kann sowohl einseitig als auch beidseitig im Druckmittelzylinder angeordnet werden und zwar in einem oder in den beiden Zylinderköpfen, wobei eine Endlagendämpfung mit einem vom Kolben abstehenden Zapfen zusammenwirkt und die andere Endlagendämpfung mit einem an der anderen Kolbenseite vorgesehenen Ansatz (Bund) der Kolbenstange arbeitet.

Der Drosselring hat eine kurze Axiallänge, die einem Teil des Drosselringdurchmesser entspricht, so daß die Länge der Drosselscheibe und des Ringspaltes einen kurzen gleich langen Durchflußweg haben, was sich vorteilhaft auf eine geringe Temperaturentwicklung und auf das Viskositätsverhalten auch bei sehr engen Ringspalten auswirkt.

Weiterhin bildet der Drosselring mit dem Sicherungsring und den Durchflußöffnungen bei Zurückfahren aus der Dämpfungsstellung ein Drosselrückschlagventil.

Dieses erfindungsgemäße Dämpfungssystem in Verbindung mit der Drosselrückschlagwirkung läßt sich in günstiger Weise auch bei Gleichlauf- und Zugzylindern mit ein- oder beidseitiger Dämpfung und ein- oder beidseitiger Herausführung der Kolbenstange aus dem Zylinder einsetzen.

Anhand der Zeichnungen wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Druckmittelzylinder mit doppelseitig beaufschlagbarem Kolben und in beiden endseitigen Zylinderköpfen angeordneter Endlagendämpfung, wobei die auf der Zeichnung linke Endlagendämpfung durch den einfahrenden Kolben in ihrer Dämpfungsstellung ist,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch dieselbe Endlagendämpfung bei ausfahrendem Kolben und Rückfluß des Druckmittels in den Zylinderkörper,

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Endlagendämpfung gemäß Schnittlinie I-I in Fig. 1.

Die Endlagendämpfung (Bremseinrichtung) in Druckmittelzylindern (1), vorzugsweise hydraulischen Zylinder- Kolben-Einheiten, ist mindestens in einem endseitigen Zylinderkopf (3) angeordnet.

Im Zylinderkörper (2) lagert abgedichtet verschiebbar ein Kolben (4), dessen Kolbenstange (5) mit einer Last koppelbar ist.

Der Kolbenstange (5) koaxial gegenüberliegend steht vom Kolben (4) ein in eine Bohrung (6) des Zylinderkopfes (3) eingreifender Zapfen (7) ab.

Um den Zapfen (7) ist ein den Durchflußquerschnitt für das Druckmittel veränderndes Drosselglied (8) angeordnet und von der Bohrung (6) geht ein Zu- und Abflußkanal (9) für das Druckmittel ab.

Das Drosselglied (8) ist von einem in einer topfartigen Erweiterung (10) der Bohrung (6) liegenden, mit einem Drosselspalt (11) um den Zapfen (7) fassenden Drosselring (8), vorzugsweise Mehrkantring, gebildet, der zwischen dem Topfboden (10a) der Erweiterung (10) und einem in der Erweiterung (10) festgelegten Sicherungsring (12) begrenzt axial verschiebbar ist und zwischen seinen mantelseitigen Kantflächen (8a) und dem Sicherungsring (12) Durchflußöffnung (13) für das Druckmittel bildet.

Die topfförmige, kreiszylindrische Erweiterung (10) ist zum Kolben (4) hin geöffnet und ihr Topfboden (10a) liegt mit Abstand vor dem Zu- und Abflußkanal (9).

Der Mehrkantring (8) liegt bei einfahrendem Kolben (4) - Pfeilrichtung A in Fig. 1 - in der Dämpfungsstellung abdichtend am Topfboden (10a) der Erweiterung (10) an, und der Drosselspalt (11) bildet den dämpfenden Durchflußdurchschnitt für das Druckmittel; bei ausfahrendem Kolben (4) - Pfeilrichtung B in Fig. 2 - liegt der Mehrkantring (8) am Sicherungsring (12) an und ergibt mit seinem Drosselspalt (11) und den Durchflußöffnungen (13) einen vergrößerten Rückflußquerschnitt für das Druckmittel und bildet gleichzeitig ein Drosselrückschlagventil.

Die axiale Verschiebung des Mehrkantringes (8) in seine beiden Funktionsstellungen erfolgt durch das Druckmittel bei einfahrendem Kolben (4) gegen den Topfboden (10a) und bei ausfahrendem Kolben (4) gegen den Sicherungsring (12).

Der Mehrkantring (8) hat in bevorzugter Weise einen sechskantigen Außenmantel -Sechskantring- und seine Kantflächen (8a) bilden mit dem Innenmantel (12a) des Sicherungsringes (12) segmentförmige Durchflußöffnungen (13).

Weiterhin kann der Drosselring (8) einen mindestens zwei Abflachungen (8a) aufweisenden Außenmantel haben und diese Abflachungen (8a) ergeben mit dem Innenmantel (12a) des Sicherungsringes (12) zwei segmentförmige Durchflußöffnungen (13).

Außerdem besteht die Möglichkeit, den Drosselring (8) von einem Zacken- oder Sternring zu bilden, wobei zwischen den Zacken oder Sternspitzen und dem Sicherungsring (12) die Durchflußöffnungen (13) liegen.

In einer weiteren nicht dargestellten Ausführung ist der Drosselring (8) zur Bildung von Durchflußöffnungen (13) mit Bohrungen, Nuten o. dgl. ausgestattet, die in der Dämpfungsstellung vom Topfboden (10a) überdeckt werden.

Der Drosselring (8) wird mit seinen Kantecken (8b) oder seinen Zacken oder Sternspitzen oder seinem kreis- oder teilkreisförmigen Außenmantel in dem Mantel der Erweiterung (10) lagegehalten und verschiebegeführt.

Der Drosselring (8) und der Ringspalt (11) haben gleiche Länge, die wesentlich kürzer als der Zapfen (7) ist und die einen Teil des Außendurchmessers des Drosselringes (8) entspricht, was einen günstig kurzen Durchflußweg für das Medium ergibt.

Der Sicherungsring (12) ist in bevorzugter Weise von einem Seegerring gebildet.

Bei einseitiger Dämpfung ist diese im Zylinderkopf (3) angeordnet und das Druckmittel bewegt sich zwischen Zu- und Abflußkanal (9) und Kolben (4) hin und her und der Kolben (4) ist nur an seiner den Zapfen (7) tragenden Kolbenfläche beaufschlagt. Die auf die Kolbenstange (5) einwirkende Last bewirkt die Verschiebung des Kolbens (4) in die Dämpfungsrichtung (A).

Bei einer weiteren Ausführung ist auch eine doppelseitige Dämpfung möglich, wie in Fig. 1 dargestellt.

Hierfür ist im zweiten endseitigen Zylinderkopf (3A) eine gleich aufgebaute, aus der topfförmigen Erweiterung (10) dem Drosselring (8), dem Sicherungsring (12) und dem Zu- und Abflußkanal (9) gebildete Dämpfung mit gleichem oder größerem oder kleinerem Durchflußquerschnitt im Ringspalt (11) und/oder den Durchflußöffnungen (13) vorgesehen.

Dabei ist um die Kolbenstange (5) an der dem Zapfen (7) gegenüberliegenden Kolbenseite ein gegenüber der Kolbenstange (5) im Querschnitt vergrößerter Ansatz (Bund) (14) vorgesehen, der als Zapfen (7) mit der zweiten Dämpfung gleichartig zusammenwirkt.

Die Kolbenstange (5) durchfaßt die topfförmige Erweiterung (10) und die Bohrung (6) und tritt aus dem Zylinderkopf (3A) aus.

Durch die an der Kolbenstange (5) angreifende Last und/oder das an dem zweiten Zylinderkopf (3A) auf den Kolben (4) einwirkende Druckmittel wird der Kolben (4) in Pfeilrichtung (A) in die Dämpfungswirkung verschoben, wobei sich der Mehrkantring (8) an den Topfboden (10a) abdichtend anlegt. Das zwischen Kolben (4) und Mehrkantring (8) verdrängte Druckmittel strömt durch den Sicherungsring (12) in die Erweiterung (10) ein und kann dort nur durch den Ringspalt (Drosselspalt) (11) abfließen; dieser Drosselspalt (11) bestimmt somit die Endlagendämpfung des Kolbens (4) mit Kolbenstange (5). Der Druckmittelfluß ist durch die Pfeile in Fig. 1 gezeigt.

Das Druckmittel fließt dabei über die Bohrung (6) in den Kanal (9) und aus diesem in einen Druckmittelspeicher mit Ventil o. dgl.

Beim Ausfahren des Kolbens (4) in Pfeilrichtung (B) strömt das Druckmittel über den Kanal (9) wieder in die Bohrung (6) ein und durch den Drosselspalt (11) und den Sicherungsring (12) auf den Kolben (4) zu.

Hierbei wird der Mehrkantring (8) axial gegen den Sicherungsring (12) verschoben, so daß das Druckmittel sowohl durch den Drosselspalt (11) als auch in der Erweiterung durch die Durchflußöffnungen (13) strömen kann und zwar in einer größeren Menge als bei der Dämpfung, wie durch die Pfeile in Fig. 2 dargestellt.

Die Endlagendämpfung in dem zweiten Zylinderkopf (3A) hat dieselbe Funktion und wirkt bei der Ausführung des Zylinders (1) mit doppelseitiger Endlagendämpfung dann beim Verschieben des Kolbens (4) in Pfeilrichtung B.

Für ein allmähliches Einfahren des Zapfens (7) bzw. des Bundes (14) in den Drosselring (8) haben diese am in Einfahrrichtung vorderen Ende eine schräge und/oder bogenförmige Einlauffläche (7a, 14a).

Claims (11)

1. Endlagendämpfung in Druckmittelzylindern, vorzugsweise hydraulischen Zylinder-Kolben-Einheiten, welche mindestens in einem endseitigen Zylinderkopf angeordnet ist, mit
im Zylinderkörper abgedichtet verschiebbaren Kolben, dessen Kolbenstange mit einer Last koppelbar ist,
einem der Kolbenstange koaxial gegenüberliegenden, von Kolben abgehenden und in eine Bohrung des Zylinderkopfes eingreifenden Zapfen,
einem um den Zapfen angeordneten, den Durchflußquerschnitt für das Druckmittel verändernden Drosselglied und
einem von der Bohrung abgehenden Zu- und Abflußkanal für das Druckmittel,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Drosselglied von einem in einer topfartigen Erweiterung (10) der Bohrung (6) liegenden, mit einem Drosselspalt (11) um den Zapfen (7) fassenden Drosselring (8), vorzugsweise Mehrkantring, gebildet ist, der zwischen dem Topfboden (10a) der Erweiterung (10) und einem in der Erweiterung (10) festgelegten Sicherungsring (12) begrenzt axial verschiebbar ist und zwischen seinen mantelseitigen Kantenflächen (8a) und dem Sicherungsring (12) Durchflußöffnungen (13) für das Druckmittel bildet.

2. Endlagendämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselring (8) bei einfahrendem Kolben (4) in der Dämpfungsstellung abdichtend am Topfboden (10a) der Erweiterung (10) anliegt und der ringförmige Drosselspalt (11) den dämpfenden Durchflußquerschnitt für das Druckmittel bildet und bei ausfahrendem Kolben (4) am Sicherungsring (12) anliegt und mit seinem ringförmigen Drosselspalt (11) und den Durchflußöffnungen (13) einen vergrößerten Rückflußquerschnitt für das Druckmittel bildet.

3. Endlagendämpfung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mehrkantring (8) einen sechskantigen Außenmantel hat und seine Kantflächen (8a) mit dem Innenmantel (12a) des Sicherungsringes (12) segmentförmige Durchflußöffnungen (13) bildet.

4. Endlagendämpfung nach Anspruch 1 oder 2, daß der Drosselring (8) einen mindestens zwei Abflachungen (8a) aufweisenden Außenmantel hat und diese Abflachungen (8a) mit dem Innenmantel (12a) des Sicherungsringes (12) zwei segmentförmige Durchflußöffnungen (13) bilden.

5. Endlagendämpfung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselring (8) von einem Zacken- oder Sternring gebildet ist, dessen Zacken- oder Sternspitzen mit dem Sicherungsring (12) die Durchflußöffnungen (13) bilden.

6. Endlagendämpfung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselring (8) von einem Kreisring mit Bohrungen oder Nuten gebildet ist, die die Durchflußöffnungen (13) ergeben.

7. Endlagendämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselring (8) und Ringspalt (11) gleiche axiale Länge haben, die kürzer als die Länge des Zapfens (7) ist und einem Teil des Drosselringdurchmessers entspricht.

8. Endlagendämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (12) von einem Seegerring gebildet ist.

9. Endlagendämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmige Erweiterung (10) eine Kreiszylinderform hat, zum Kolben (4) hin geöffnet ist und ihr Topfboden (10a) mit Abstand vor dem Zu- und Abflußkanal (9) liegt.

10. Endlagendämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im zweiten endseitigen Zylinderkopf (3A) eine gleichaufgebaute, aus der topfförmigen Erweiterung (10), dem Drosselring (8), dem Sicherungsring (12) und dem Zu- und Abflußkanal (9) gebildete Dämpfung vorgesehen ist und um die Kolbenstange (5) im Anschluß an die dem Zapfen (7) gegenüberliegende Kolbenseite ein gegenüber der Kolbenstange (5) im Querschnitt vergrößerter Bund (Ansatz) (14) angeformt ist, der mit dieser zweiten Dämpfung zusammenwirkt.

11. Endlagendämpfung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselring (8) mit seinem mindestens teilweise kreisförmigen Außenmantel oder seinem Kantmantel (8b) in der zylindrischen Erweiterung (10) verschiebegeführt ist und der Zapfen (7) und Bund (14) je eine schräge und/oder bogenförmige Einlauffläche (7a, 14a) haben.