DE8510547U1 - Endlagendämpfungseinrichtung für einen Arbeitszylinder - Google Patents

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. PETER SOBISCH

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10. April 1985

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Van Mullekom Nubfe B.V.

Endlagendämpfungseinrichtung für einen Arbeitszylinder

Die Erfindung bezieht sich auf eine Endlagendämpfungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Endlagendämpfungseinrichtungen haben den Zweck, die Bewegung des Kolben in dessen Endlagen jeweils bis zum Stillstand abzubremsen und dienen hierbei hauptsächlich der Verschleißminderung. Aus "Der Hydraulik-Trainer" (Vogel-Verlag, 2. Auflage, 11.80, Seite 76) ist eine Endlagendämpfungseinrichtung für einen Arbeitszylinder bekannt. Die Kolbenstange des hier gezeigten Arbeitszylinders trägt auf ihrem Endbereich eine Dämpfungsbüchse, die in eine Bohrung des Zylinderbodens einführbar ist, wobei sich zwischen dem Kolben, dem in den Arbeitszylinder eingesteckten Ende des Zylinderbodens, der Innenwandung des Arbeitezylinders und der Außenwandung der Dämpfungsbüchse ein Aufnahmeraum für Hydraulikflüssigkeit ergibt, aus welchem bei einem weiteren Einfahren des Kolbens Flüssigkeit nur über einen mit einem Drosselventil ver-

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fJostsfchecktonto:PostscheckamtHannover(BU25010030).Kto.-Nr.66715-:

Ol eehenen Kanal verdrängt werden kann. Diese auf diesem Wege verdrängte Flüssigkeit gelangt über einen durch die Stirnseite von Kolbenstange und Dämpfungsbüchse sowie im übrigen durch den Zylinderboden umgrenzten Raum zu einer Auslaß leitung· Damit bei einer Druckbeaufschlagung über den zuletztgenannten Raum die gesamte wirksame Kolbenfläche beaufschlagt werden kann/ist innerhalb der Wandungen des Zylinderbodens eine mit einem Rückschlagventil versslisns vuigshungslcitung angeordnet, welche ϋΠΐΰ1ίΐ.«1υαΐΓ zu der bereits genannten Aufnahmekammer führt. Dieses Rückschlagventil tritt naturgemäß lediglich bei einer von der Endlage des Kolbens fortgerichteten Bewegung in Funktion und sperrt hingegen einen Durchtritt bei einer Bewegung des Kolbens auf die Endlage hin. Nachteilig bei dieser Ausführung der Endlagendämpfungseinrichtung bzw. des Arbeitszylinders, insbesondere des Zylinderbodens ist es, daß letzterer derart dimensioniert werden muß, daß hier sowohl die entsprechenden Kanäle als auch das Rückschlagventil untergebracht werden können. Hierdurch ergibt sich ein verhältnismäßig großes Bauvolumen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Endlagendämpfungseinrichtung für einen Arbeitszylinder dahingehend auszugestalten, daß die das Rückschlagventil realisierenden Funktionselemente ein möglichst geringes Bauvolumen einnehmen, von einfacher Konstruktion sind und insbesondere in die übrigen Maschinenelemente des Arbeitszylinders in einfachster Weise integriert werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichnungsteils des Anspruchs 1 gelöst. Von wesentlicher Bedeutung ist somit, daß erfindungsgemäß das Rückschlagventil nunmehr in die Wandungen der Dämpfungsbüchse eingebunden ist und durch eine bloße Ringnut, in welche ein ringartiger Sperrkörper

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eingesetzt ist, gebildet wird, wobei diese Ringnut in irgendeiner Weise mit dem Raum in leitender Verbindung steht, über welchen eine Druckbeaufechlagung des Kolbens erfolgt. Der Sperrkörper ist hierbei derart beschaffen, daß dieser im drucklosen Zustand dichtend an den Wandungen der Ringnut anliegt, letzteres insbesondere bei Druckbeaufschlagung von außen, wodurch dieser in die Ringnut hineingepreßt wird« jedoch bei Druckbeaufschlagung von innen §ieh «leetieeh Aufweitet Und «in AU38tr£men ΥΟΠ Flüssigkeit aus der Ringnut ermöglicht. Auf diese Weise entfallen besondere Kanäle, die innerhalb der Wandungen des Zylinderbodens verlaufen müssen sowie weitere besondere Rückschlagventile. Der Arbeitszylinder kann auf diese Weise insgesamt mit geringerem Bauvolumen gefertigt werden. Grundsätzlich wäre auch eine Ringnut in der inneren Umfangefläche der Dämpfungsbüchse denkbar, zweckmäßiger ist es jedoch, diese in der äußeren ümfangsflache anzuordnen. Die erfindungsgemäß ausgebildete Endlagendämpfungseinrichtung bzw. die Dämpfungsbüchse ist grundsätzlih

20bei allen Arten von Arbeitszylindern mit Vorteil einsetzbar, unabhängig davon, ob es sich um einfach oder doppelt wirkende Zylinder, um solche mit einseitiger oder auch solche mit beidseitiger Kolbenstange handelt.

Die Merkmale des Anspruchs 2 stellen eine besonders einfache Ausbildung einer Verbindung zwischen der Ringnut und dem einen Endbereich der Dämpfungsbüchse dar. Es werden vorzugsweise wenigstens zwei einander diametral gegenüberliegende Nuten verwendet, die sich zur Vereinfachung deren Fertigung von einer Stirnseite der 30Dämpfungsbüchse bis zu deren anderer durchgehend erstrekken. Diese Nuten stehen jeweils über eine radiale Bohrung mit der erwähnten Ringnut in Verbindung.

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Die Merkmale des Anspruchs 3 stellen eine weitere Möglichkeit dar, um eine Verbindung zwischen der Ringnut und dem einen Endbereich der Dämpfungsbüchse herzustellen. Diese Variante ist jedoch zweckmäßigerweise nur dann anwendbar, wenn die Dämpfungsbüchse auf den Endbereich einer Kolbenstange aufgeschraubt ist.

Die konische Ausbildung der Ringnut gemäß Anspruch 4 stellt eine zweckmäßige Ausführungsform dar, welche eine einfache j und zuverlässige Abdichtung durch den erfindungsgemäßen > Sperrkörper ermöglicht.

Die Anordnung der Ringnut an dem Endbereich der Dämpfungsbüchse gemäß Anspruch 5 bringt den Vorteil mit sich, daß bei Einleitung der von der Endlage fortgerichteten Bewegung des Kolbens auf schnellstmöglichem Wege dessen gesamte wirksame Fläche beaufschlagt werden kann. Es jat grundsätzlich auch möglich, die die Ringnut mit dem einen Endbereich der Dämpfungsbüchse verbindende, sich axial erstreckende Nut lediglich bis in den Bereich der Ringnut vorzusehen, da diese nur bis zu diesem Bereich praktisch benötigt wird.

Der Sperrkörper kann gemäß den Merkmalen der Ansprüche 7 und θ trapezartig bzw. keilartig ausgebildet sein, jedoch auch die Gestalt eines beliebigen Kegelschnittes wie z.B. eines Kreises, einer Ellipse, einer Parabel oder auch einer Hyperbel haben. Er ist vorzugsweise aus Gummi oder einem sonstigen elastomeren Werkstoff ausgebildet.

Durch die Merkmale des Anspruchs 9 wird erreicht, daß der Sperrkörper innerhalb der Ringnut um ein gewisses Maß, welches durch den Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Sperrkörpers und der äußeren Umfangefläche der Dämpfungsbüchse bestimmt wird, innerhalb der Ringnut radial beweglich ist, so daß dieser bei Druckbeaufschlagung seiner radialen Innenseite einen Durchströmungequerschnitt innerhalb der Ringnut freigibt, ohne über die ra- I dialen Maße dieser Ringnut hinaus aufgeweitet werden zu müssen. -5-

Weitere Merlanale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem folgenden, anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel· Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch den Endbereich eines ArbeiteZylinders in teilweiser Darstellung. Fig. 2 einen Ausschnitt II der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung♦

Fig. 3 einen Schnitt gemäß III-III der Fig. 2.

Fig. 4 einen Ausschnitt IV der Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.

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Fig. 1 zeigt in teilweiser Darstellung den Längsschnitt des Bodenbereiches eines Arbeitezylinders 1, der mit seinem Zylinderboden 2 verschweißt ist. Der Zylinderboden weist eine koaxial zu dem Arbeitszylinder 1 verlaufende Bohrung 3 auf, deren Innendurchmesser jedoch Kleiner als derjenige des Arbeitezylinders 1 ausgebildet ist. Der Zylinderboden 2 ist im übrigen mit einem in den Arbeitszylinder eingesteckten, an dessen innerer XMfangsflache anliegenden Fortsatz 4 versehen, welcher in einer radial verlaufenden, kreiszylinderartigen Abschlußfläche 5 endet.

Hit 6 ist die Kolbenstange des Arbeitszylinders bezeichnet, auf welcher sich ein Kolben 7 befindet. Über eine in eine endseitige Auefräsung des Kolbens 7 eingesetzte Dichtungspackung 8, die über einen Druckring 9 in die Ausfräsung gepreßt wird, findet eine Abdichtung des Arbeitezylinders im Bereich des Kolbens statt. Der Druckring 9 wird über eine auf <?en Endabschnitt 10 der Kolbenstange 6 aufgeschraubte Dämpfungsbücbse 11 in seiner Position gehalten. Die Dämpfungsbüchse 11 ist bezüglich ihrer Außenmaße derart beschaffen, daß sie in die Bohrung 3 des Zylinderbodens 2 einführbar ist. Auf ihre nähere Ausgestaltung wird im folgenden noch genauer eingegangen werden.

In die axiale Wandung des Zylinderbodens 2 ist eine sich axial erstreckende Bohrung 12 eingearbeitet, deren eine Öffnung sich in der Abechlußfläche 5 befindet und deren andere Öffnung mit einer sich radial erstreckenden, unmittelbar im Bereich der bodenseitigen Abechlußfläche des Zylinderbodens 2 angeordneten Bohrung 13 kommuniziert. Die Bohrung 13 ist teilweise als Gewindebohrung ausgebildet und führt unmittelbar in einen, durch den Zylinderboden 2 und den diesem zugekehrten Ende der Kolbenstange 6 sowie der auf diese geschraubten Dämpfungsbüchse 11

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umgrenzten Flüsaigkeitsraum 14. Aus Gründen der zeichne- : rischen Übersichtlichkeit ist auf die Darstellung einer

; Zu- bzw. Ableitung für diesen Flüssigkeitsraum 14, über

J welche dieser Raum mit Flüssigkeit beaufschlagt werden

j 05 kann bzw. über welche Flüssigkeit aus diesem Raum abgeführt werden kann, verzichtet worden.

In die Bohrung 13 ist ein Drosselventil 15 eingesetzt, welches als einstellbares Ventil ausgebildet ist und dessen { Funktion im folgenden noch näher erläutert werten wird.

Durch die Abschlußfläche 5, die Innenwandung des Arbeite-Zylinders 1, die Außenwandung der Dämpfungsbüchse 11 und die radialen Wandungen des- Druckringes 9 bzw. des Kolbens j 7 wird ein weiterer Flüssigkeiteraum 16 umgrenzt, dessen

Funktion im wesentlichen in der Dämpfung der Bewegung des Kolbens 7 in dessen hier gezeigter Endlage besteht. Diese

Dämpfung wird dadurch erreicht, daß während der Bewegung ί des Kolbens 7 in Richtung des Pfeiles 17, sobald die

- Dämpfungsbüchee 11 in die Bohrung 3 des Zylinderbodens 2

eingetreten ist, der Flüssigkeitsraum 16 kontinuierlich verkleinert wird und die in diesem befindliche Flussigkeit nunmehr durch die Bohrung 12 über das Drosselventil 15 und die Bohrung 13 in den Flüssigkeitsraum 14 verdrängt wird. Da das Drosselventil 15 - wie bereits erwähnt einstellbar ausgebildet ist, kann über dessen Einstellung der Druckabfall an dem Drosselventil und damit der Flüssigkeitestrom über die Bohrung 12 beeinflußt werden.

Im folgenden wird die Ausgestaltung der Dämpfungsbüchse 11 anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben werden.

Die Dämpfungsbüchse 11 ist im wesentlichen als hohlzylinderartiger Körper ausgebildet, in dessen.einen Endbereich eine keilförmige, sich in Richtung auf die Mittelachse desselben verjüngende Ringnut 19 eingefra'et ist. Diese

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Ringnut 19 steht über im hier gezeigten Beispiel zwei radiale Bohrungen 20« die einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind« mit der Innenseite der Dämpf angeblich se 11 in leitender Verbindung. Diese leitende Verbindung erfolgt jeweils im Bereich von sich axial erstreckenden Nuten 21 $ die sich im vorliegenden Ausführungebeispiel über die gesamte axiale Lunge der Dampfungsbtichse 11 erstrecken.

Der mit der Ringnut 19 versehene Endbereich 18 ist der im montierten Zustand der Dämpfungsbüchse 11 dem Flüssigkeitsraum 14 abgekehrte Endbereich, welches in Fig. 2 durch die Richtung des Pfeiles 17 angedeutet 1st. Die Dampfungsbüchse 11 ist im übrigen mit einem Innengewinde versehen und demzufolge auf den Endabschnitt 10 der Kolbenstange 6 aufschraubbar·

Innerhalb der keilförmigen Ringnut 19 befindet sich ein im Querschnitt entsprechend keilförmig ausgebildeter, aus einem elastischen Werkstoff bestehender Ring 22_# der die Bohrungen 20 flussigkeitsdicht verschließt. Der Ring 22 ist konstruktiv im übrigen derart bemessen« daß dieser eich bei einer Druckbeauf sch lagung über die Bohrungen elastisch aufweiten kann und auf diese Weise einen Flüssigkeitsdnrchtritt, ausgehend von den Nuten 21 und den Bohrungen 20 nach außen in Richtung des Pfeiles 23 über die Ringnut 19 ermöglicht. Das Gesamtsystem« bestehend aus Bohrungen 20, Ringnut 19 und Ring 22 hat auf diese Weise die Funktion eines Rückschlagventile, welches bei Druckbeaufschlagung entgegen des Pfeils 23 die Bohrungen 20 verschließt, hingegen bei Druckbeaufschlagung in Riehtung des Pfeiles 23 - von der Innenseite dee Ringes 22 her - einen FlÜssigkeitsdurchtritt durch die Bohrungen in Richtung dieses Pfeiles ermöglicht.

Die in Fig. 4 gezeigte Ausfuhrungeform einer Dämpfungs-

biichee 11 entspricht im wesentlichen derjenigen, die in den Fig. 2 und 3 beschrieben worden ist, mit dem Unter-

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schied« daß hier der Ring 22' im Querschnitt zwar kreisförmig ausgebildet ist, jedoch die gleiche Funktion wie der keilförmige Ring 22 gemäß Fig. 3 erfüllt. Eine nähere Beschreibung der Fig. 4 dürfte sich aus diesem Grund erübrigen.

Im folgenden soll anhand der Fig. 1 und 2 die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Endlagendämpfungseinrichtung für einen Arbeitszylinder näher beschrieben werden.

Während der Hubbewegung des Kolbens 7 in Richtung des

Pfeiles 17 wird Flüssigkeit über die hierfür vorgesehenen Äustrittsöffnungen im Zylinderboden 2 abgeführt, beispielsweise in den Tank eines Hydrauliksystem^ wobei zu dem Zeitpunkt« zu dem die Dämpfungsbüchse in die Bohrung 3 des Zylinderbodens 2 eintritt, sich zwei Flüssigkeitsräume 14« 16 bilden. Während der weiteren Bewegung in Richtung des Pfeiles 17 strömt Flüssigkeit aus dem Fltissigkeitsraum 16 in Richtung der Pfeile 24 durch die Bohrungen 12, 13 in den Flüssigkeitsraum 14, wobei diese Flüssigkeitsströmung mittels des Drosselventils 15 entsprechend dessen Einstellung gedrosselt ist, so daß auf diese Weise eine Abbremsung der Bewegung stattfindet. Da während dieser Bewegungsphase auf der Außenseite des Ringes 22, somit in Gegenrichtung zu dem Pfeil 23 der Ring 22 mit dem Druck des Flüssigkeitsraumes 16 beaufschlagt ist, die Bohrungen 20 hingegen über die Nuten 21 und den Flüssigkeitsraum 14 praktisch als drucklos angesehen werden können, werden diese Bohrungen 20 durch den Ring 22 verschlossen. Die Kolbenbewegung wird auf diese Weise bis zum Stillstand abgebremst. Zur Einleitung der Hubbewegung des Kolbens 7 in Gegenrichtung des Pfeiles 17 wird der Flüssigkeitsraum 14 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, welche nunmehr in Richtung der Pfeile 25 über die Nuten und die Bohrungen 20 den Ring 22 beaufschlagt, welcher

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durch diesen anstehenden Druck elastisch aufgeweitet wird unc" eine Aue strömung in Richtung der Pfeile 23, somit in den Flüssigkeitsraum 16 hinein ermöglicht. Es wird somit zum Beginn dieser Hubbewegung die gesamte verfügbare Kolbenfla'che beaufschlagt und damit eine entsprechend dem Druck der Flüssigkeit maximale Vorschubkraft erzeugt. Der Zylinderboden 2 ist im Bereich des radial innenseitigen Endes seiner Abschlußfläche 5 mit einer Anschrägung 26 versehen, um in der einem Einfahren des Kolbens 7 in Richtung des Pfeiles 17 entsprechenden Endlage einen einwandfreien Flüssigkeitsdurchtritt aus der Ringnut 19 in den Flüssigkeitsraum 16 zu ermöglichen. Die Ringe 22, 22' sind im Verhältnis zu den Ringnuten 19 im übrigen derart bemessen, daß diese auch bei einer elastischen Aufweitung nicht über die Außenwandungen der Dämpfungsbüchee 11 hinausragen. Die Endlagendämpfungseinrichtung kann sowohl bei hydraulischen als auch bei pneumatischen Systemen Anwendung finden.

Patentanwälte Dipl.-Inge.
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Claims (10)

1. Endlageidämpfungseinrichtung für einen Arbeitszylinder (1), dessen Kolben (7) bzw. Kolbenstange (6) an dem jeweiligen Ende eine Dämpfungsbüchse (11) trägt, innerha?b welchem im Bereich der Endlage zumindest ein

Aufnahmeraum für ein Druckmedium gebildet wird, aus welchem das Abströmen gedrosselt erfolgt, in welchen hinein hingegen das Einströmen unter Mitwirkung eines Rückschlagventils im wesentlichen langedrosselt erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlagventil durch eine in einer äußeren Umfangsfläche der Dämpfungsbüchse (11) des Arbeitszylinders (1) befindliche Ringnut (19) gebildet wird, die einerseits mit wenigstens eine Stirnseite der Dämpfungsbüchse (11) und andererseits mit dem Aufnahmeraum in einer für das Druckmedium

leitenden Verbindung steht und in welche ein aus einem elastischen Werkstoff bestehender, ringartiger Sperrkörper eingesetzt ist.

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2. Endlagendämpfungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der inneren Umfangsf lache der Dämpfungsbüchse (11) wenigstens eine sich axial erstreckende Nut (21) angeordnet ist, die sich vorzugsweise von deren einer bis zu deren anderer Stirnseite ί erstreckt und über eine radial verlaufende Bohrung (20)

mit der Ringnut (19) in Verbindung steht.

3. Endlagendämpfungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsbüchse (11) auf den Endabschnitt (10) der Kolbenstange (6) des Arbeitszylinder (Ό aufgeschraubt ist, in deren äußerer Umfangsflache wenigstens eine, sich axial erstreckende Nut angeordnet ist, die mit der Ringnut (19) in Verbindung steht.

4. Endlagendämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3« dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (19) im Querschnitt konisch, sich in Richtung zur Mittelachse der Dämpfungsbüchse (11) hin verjüngend ausgebildet ist.

5· Endlagendämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (19) an dem einen axialen Endbereich (18) der Dämpfungsbüchse (11) angeordnet ist unddbß sich wenigstens eine axial verlaufende Nut (21) bfeginnend an dem anderen Endbereich zumindest bis in den Bereich der Ringnut (19) erstreckt.

6. Endlagendämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß zwei einander diametral gegenüberliegende axiale Nuten (21) oder eine Vielzahl von axialen Nuten (21) in gleichmäßiger Verteilung in der inneren Umfange-

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fläche-der Dämpfungsbüchse (11) angeordnet sind, die jeweils über radiale Bohrungen (20) mit der Ringnut (19) in Verbindung stehen.

7. Endlagendämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper im Querschnitt trapezartig, insbesondere keilartig ausgebildet ist.

8. Endlagendämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrkörper im Querschnitt die Gestalt eines Kreises bzw. eines sonstigen Kegelschnittes aufweist.

9. Endlagen dämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des SperrifSrpers und dieser im Ver hältnis zu der Ringnut (19) derart bemessen sind, daß die äußere Umfangefläche des Sperrkörpers mit Abstand zur äußeren Umfangsflache der Dämpfungsbüchse (11) verläuft.

10. Endlagendämpfungseinrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die DämpfungsbUchse (11) in an sich bekannnter Weise in einer Bohrung (3) des Zylinderbodens (2) des Arbeitszylinders (1) geführt ist und daß die Innenwandung dieser Bohrung (3) an ihrem Eingangsbereich mit einer Anschrägung (26) versehen ist.

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