DE9418042U1

DE9418042U1 - Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung

Info

Publication number: DE9418042U1
Application number: DE9418042U
Authority: DE
Original assignee: HYDRAULIK TECHNIEK
Current assignee: HYDRAULIK TECHNIEK
Priority date: 1994-11-12
Filing date: 1994-11-12
Publication date: 1994-12-22
Anticipated expiration: 2004-11-13

Description

*-■ Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung

Die Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Hydraulikzylinder dieser Art (DE 34 32 000 Al) sind mit einem Steuerkolben versehen, an dessen Umfang ein oder mehrere metallische Kolbenringe vorgesehen sind, denen zur Vermeidung des Eindringens von Schmutzteilen, kleinen Spänen und dgl. jeweils eine in Bewegungsrichtung vorgeordnete Weichdichtung zugeordnet ist. Zwischen den Weichdichtungen und den metallischen Kolbenringen sind dabei in den Arbeitskolben axiale Bohrungen als Verbindungskanäle eingebracht, so daß die beispielsweise aus Kunststoff bestehenden Weichdichtungen von Hydraulikflüssigkeit hinterspült und das Eindringen von Schmutzteilchen in den Bereich der zwischengeordneten Metallkolbenringe verhindert ist. Eine derartige Lösung ist konstruktiv aufwendig, auf die Verhältnisse im Steuerkolben beschränkt

und für Hydraulikzylinder mit hohen Arbeitsdrücken wenig praktikabel.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung zu schaffen, in dessen Zylinderrohr der Arbeitskolben mit geringer Verschleißbelastung bis in die jeweilige Endstellung bewegbar ist und dabei mit geringem konstruktiven Aufwand eine Bewegungsabbremsung ermöglicht.

Ausgehend von einem Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 löst die Erfindung diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1. Hinsichtlich wesentlicher weiterer Ausgestaltungen wird auf die Ansprüche 2 bis 8 verwiesen.

Der erfindungsgemäß ausgebildete Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung weist mit dem in Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens an dessen vorderen Bereich vorgesehenen Metall-Kolbenring eine unmittelbar als Dämpfungsglied wirksame Bauteilanordnung auf, wobei über die zwischen dem Zylinderboden bzw. -kopf und jeweils in der Zylinderwandung befindlichen Druckmittelbohrungen ein zur Bewegungsabbremsung wirksamer Restzylinderraum mit konstruktiv einfachen Mitteln nutzbar ist. Der den Arbeitskolben zur Zylinderwandung gleitbeweglich abstützende Metall-Kolbenring ermöglicht dabei ein verschleißfreies Überfahren der Druckmittelbohrungen dadurch, daß zur Zylinderwandung ein

einerseits als eine hinreichende Dichtung wirksamer und andererseits einen Durchlaß für den zur Abbremsung des Arbeitskolbens genutzten Druckmittel-Rest bildender Ringspalt definiert ist, wobei gleichzeitig der in Bewegungsrichtung endseitig auf dem Kolben befindliche Weichdichtring gering belastet und damit insgesamt eine hohe Standzeit des Hydraulikzylinders erreicht ist.

Gleichzeitig wird bei der Bewegung des Arbeitskolbens beim Erreichen des endseitigen Restzylinderraumes eine Dämpfungswirkung über das Hydrauliköl dadurch erreicht, daß dieses nur noch durch eine sich verkleinernde Austrittsoffnungen im Bereich der Druckmittelbohrung austreten kann und sich die dabei erreichte Dämpfungswirkung mit der im Bereich des Metall-Kolbenrings bzw. des Ringspalts wirksamen Dämpfung überlagert.

In vorteilhafter Ausführung kann ein derartig verbesserter Hydraulikzylinder auf der Innenseite seiner Zylinderwandung zumindest im Bewegungsbereich des jeweiligen Metall-Kolbenringes mit weiteren Formausnehmungen versehen sein. Dabei ist beispielsweise eine umlaufende Spiralnut vorgesehen, über deren als Durchlaß für das Druckmittel wirksamen Querschnitt die Dämpfungseigenschaften des Hydraulikzylinder mit geringem Aufwand variiert werden können. Das Überfahren der Spiralnut ist dabei weitgehend frei von nachteiligen Verschleißerscheinungen im Bereich des Arbeitskolbens, da mittels des Metall-Kolbenringes eine hohe

Standzeit in diesem Reibungsbereich erreicht und die Lebensdauer des Hydraulikzylinders insgesamt verbessert ist.

Hinsichtlich wesentlicher weiterer Vorteile und Einzelheiten der Erfindung wird auf die nachfolgende Beschreibung und die "Zeichnung verwiesen, in der ein mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Hydraulikzylinders mit Endlagendämpfung veranschaulicht sind. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht eines Hydraulikzylinders mit einem Arbeitskolben im Bereich des Zylinderbodens,

Fig. 2

und 3 eine geschnittene Seitenansicht ähnlich Fig.

mit dem Arbeitskolben in unterschiedlichen

Dämpfungsstellungen,

Fig. 4 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 1 mit dem Arbeit skolben in jeweiligen Endstellungen,

Fig. 5 eine Darstellung des Arbeitskolbens ähnlich

Fig. 4 mit einem veränderten Arbeitskolben und Anschlußblock,

Fig. 6 eine Seitenansicht des Hydraulikzylinders in einer zweiten Ausführungsform mit einer Spiralnut im Bereich der Innenwandung des Zylinderrohres,

Fig. 7

und 8 eine Seitenansicht ähnlich Fig. 6 mit dem Arbeitskolben in unterschiedlichen Dämpfungsstellungen,

Fig. 9 eine Seitenansicht des Hydraulikzylinders

ähnlich Fig. 6 mit doppeltwirkendem Arbeitskolben,

Fig. 10 eine Seitenansicht des Arbeitskolbens ähnlich Fig. 6 mit einem veränderten Anschlußblock, und

Fig. 11 eine Seitenansicht des Hydraulikzylinders in

einer dritten Ausführungsform mit einem Scheibenrückschlagventil im Bereich des Arbeitskolbens .

In Fig. 1 ist ein insgesamt mit 1 bezeichneter Hydraulikzylinder dargestellt, dessen in einem Zylinderrohr 3 beweglicher Arbeitskolben 8 in Zusammenschau mit Fig. 2 und Fig. 3 unterschiedliche Bewegungsphasen beim Arbeitshub verdeutlicht.

Der Hydraulikzylinder 1 ist am Außenumfang 2 seines Zylinderrohres 3 mit einem Anschlußteil 4 versehen, über das eine Fördereinleitung (nicht dargestellt) in einer ein Gewinde aufweisenden Anschlußbohrung 5 so an den Hydraulikzylinder 1 angeschlossen werden kann, da|§ ein Druckmedium über eine in der Zylinderwandung 3' befindliche Druckmittelbohrung 6 bei gleichzeitiger Bewegung des Arbeitskolbens 8 in den Zylinderinnenraum 7 verbringbar bzw. aus diesem ausbringbar ist.

Der Hydraulikzylinder 1 weist am in Bewegungsrichtung (Pfeil 30) vorderen Umfangsbereich 40 einen unmittelbaren zur Zylinderwandung 3' ein Dämpfungsglied bildenden Metall-Kolbenring 34 auf, mit dem im jeweiligen Endbereich 33 des Arbeitszylinders 3 die jeweilige Formausnehmungen an der Innenwandung bildenden Druckmittelbohrung 6 und eine Dämpfungsbohrung 10 so überfahrbar sind, daß durch geringe Verschleißbelastungen die Standzeit des Arbeitskolbens 8 nicht beeinflußt und damit die Dichtigkeit im Bereich des ZyIInderinnenraums 7 auch nach einer hohen Lastwechselzahl gewährleistet ist.

In Fig. 4 ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 1 dargestellt, wobei auf dessen Arbeitskolben 8 zwei endseitige Metall-Kolbenringe 34,34' vorgesehen sind, mit denen einerseits die Druckmittelbohrung 6 und die Dämpfungsbohrung 10 im Bereich des Zylinderbodens 12 als

auch die Druckmittelbohrung 6' und die Dämpfungsbohrung 10' im Bereich des Zylinderkopfes 12' mit den vorbeschriebenen Vorteilen überfahrbar sind.

In der Ausführungsform des Hydraulikzylinders 1 gemäß Fig. 5 weist der Arbeitskolben 8 ebenfalls zwei Kolbenringe 34,34' auf, wobei zwischen diesen zwei mittlere Dichtungsringe 35,36 vorgesehen sind. Diese Dichtungsringe 35,36 können ebenfalls als Metall-Kolbenringe ausgebildet sein (Fig. 5) oder in einer Ausbildung als Weichdichtring 35' in Bewegungsrichtung des Arbeitskolbens 8 hinter dem jeweiligen Metall-Kolbenring 34 (Fig. 1) so angeordnet sein, daß der hinter dem Arbeitskolben 8 befindliche Zylinderinnenraum 7 hinreichend abgedichtet ist.

Der in Fig. 6 dargestellte Hydraulikzylinder 1 weist ein Zylinderrohr 3 auf, dessen Zylinderwandung 3' in einer vorteilhaften Kombination mit dem Metall-Kolbenring 34 auf der Innenseite im Endbereich 33 mit einer eine Formausnehmung bildenden Spiralnut 41 versehen ist, die ausgehend vom Zylinderboden 12 in einer Zylinder-Ringnut 42 endet, die ihrerseits in einem Verschneidungsbereich 43 mit der Druckmittelbohrung 6 verbunden ist.

Die Zusammenschau der unterschiedlichen Bewegungsphasen des Arbeitskolbens 8 in Fig. 6, Fig. 7 und Fig. 8 verdeutlicht beispielhaft die jeweiligen momentanen Überdeckungsverhältnisse des Metall-Kolbenringes 34 mit der Innenwan-

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dung des Zylinderrohres 3 beim überfahren der Druckmittelbohrung 6 und der Spiralnut 41. Bei dieser Bewegung des Arbeitskolbens 8 in axialer Richtung (Pfeil 30) wird das im Restzylinderraum 31 befindliche Druckmittel über die Druckmittelbohrung 6, die hier aus drei parallelen Kanälen 44,45,46 gebildet ist, so unter einer zunehmenden Drosselung ausgepreßt, daß eine Bremswirkung auf den Arbeit skolben 8 wirksam wird.

Nach dem Überfahren der Kanäle 44,45,46 {Fig. 7) werden der Metall-Kolbenring 34 mit seinem zur Zylinderinnenwandung gebildeten Randspalt 47 und die im Endbereich 33 an der Innenwandung des Zylinderrohrs 3 vorgeshene Spiralnut 41 als eine gemeinsame Dämpfung wirksam, wobei in dieser Dämpfungsphase jeweils Anteile des im Restzylinderraum 31 befindlichen Druckmittels zur Druckmittelbohrung 6 so weitergeleitet werden, daß der Arbeitskolben 8 mit zunehmend geringer werdender Restgeschwindigkeit im Bereich des Zylinderbodens 12 zur Anlage kommt (Fig. 8).

In vorteilhafter Ausführung ist dabei der Arbeitskolben 8 mit den zwei Metall-Kolbenringen 34,34' ausgebildet, wobei sich zwischen diesen zumindest eine sich parallel zur Zylinderachse 19 erstreckende Längsnut 48 befindet, in die ein mit der Stirnseite 49 des Arbeitskolbens 8 verbundenes Rückschlagventil 50 einmündet. Die Längsnut 48 ist einenends mit einer Kolben-Ringnut 48' verbunden, so daß diese beiden Formausnehmungen in der Dämpfungsphase sowohl den

im Ringspalt 47 zwischen dem Metall-Kolbenring 34 und der Zylinderinnenwandung als auch den über die Spiralnut 41 und die Zylinder-Ringnut 42 geführten Anteil des Druckmittels aufnehmen und im Bereich der Druckmittelbohrung 6 abführen können. Andererseits kann der Arbeitskolben 8 aus der in Fig. 8 dargestellten Anlagestellung bei Zuführung des Druckmittels über die Druckmittelbohrung 6 in die der Pfeilrichtung 3 0 entgegengesetzte Richtung dadurch bewegt werden, daß das Rückschlagventil 50 öffnet und der Restzylinderraum 31 mit Druckmittel gefüllt wird.

In Fig. 9 ist in Erweiterung der vorbeschriebenen Ausführungsform ein doppelt wirkender Arbeitskolben im Hydraulikzylinder 1 vorgesehen, wobei über symmetrische Bauteile auf dem Arbeitskolben 8'' und entsprechende Anschlußteile 4 an beiden Endbereichen 33,33' des Hydraulikzylinders 1 die vorbeschriebenen Dämpfungseigenschaften erreicht und das Überfahren der Formausnehmungen 6 und 41 mittels jeweiliger Metall-Kolbenringe 34,34' ohne Verschleiß der Bauteile möglich ist.

In Fig. 10 ist der Hydraulikzylinder im Bereich seines Zylinderbodens 12 mit dem als Anschlußblock 9 ausgebildeten Anschlußteil 4 versehen, dessen in einer zusätzlichen Dämpfungsbohrung 10 befindliches und in einem Axialabstand A angeordnetes Drosselelement 16 eine weiter verbesserte Dämpfung des Arbeitskolbens 8 ermöglicht, wobei in dieser Ausführungsform in einer ersten

Dämpfungsphase die Kanäle 44,45,46 wirksam sind, danach die Spiralnut 41 sowie der Metall-Kolbenring 34 einen gemeinsamen Durchlaß bilden und vor Erreichen der Endstellung das variabel in die Dämpfungsbohrung 10 einführbare Dämpfungsglied 18 des Drosselelementes 16 so auf das im Restzylinderraum 31 befindliche Druckmedium einwirkt, daß eine optimal auf die Einsatzbedingungen des Hydraulikzylinders 1 abstimmbare Abbremsung des Arbeitskolbens 8 erreicht werden kann.

In Fig. 11 ist eine Hydraulikzylinder 1 mit einem Arbeitskolben 8 in einer dritten Ausführungsform vorgesehen, wobei auf der Stirnseite 49 des Arbeitskolbens 8 ein Scheibenrückschlagventil 51 vorgesehen ist, dessen bis zu einem Sicherungsring 52 axial bewegliche Scheibe 53 in der dargestellten Dämpfungsphase eine Querbohrung 54 zur Längsnut 48 hin verschließt. Über diese Querbohrung 54 kann der Kolben 8 aus der dargestellten Anlagestellung im Bereich des Zylinderbodens 12 dadurch abgehoben werden, daß über die Druckmittelbohrung 6 das Druckmittel zugeführt wird.

Der im vorderen Umfangsbereich 4 0 des Arbeitskolbens 8 vorgesehene Metall-Kolbenring 34 ist in der Dämpfungsphase (nicht dargestellt) unmittelbar über den zur Zylinderwandung 3 hin gebildeten Randspaltes 47 als Dämpfungsglied wirksam, wobei die den Ringspalt 47 durchdringenden Druckmittelanteile in die als Hinterschneidung den Umfang des

Arbeitskolbens 8 umgebende Längsnut 48 gelenkt und danach das Druckmittel über die beiden parallelen Kanäle 44',45' im Bereich des Anschlußblockes 9 bzw. der Druckmittelbohrung 6 abgeleitet wird. Die Dämpfungsphase des Metal1-Kolbenringes 34 ist dabei durch einen Dämpfungsweg S definiert, der in der letzten Bewegungsphase des Arbeitskolbens 8 vor dem Erreichen der Anlage am Zylinderboden 12 gebildet ist.

Zusätzlich zu dem Ringspalt 47 kann als Durchlaß für das im Restzylinderraum 31 befindliche Druckmittel eine Verbindungsbohrung 55 vorgesehen sein, die einen gegebenenfalls schnelleren Druckmittelaustritt ermöglicht und damit die Dämpfungseigenschaften des Hydraulikzylinders 1 insgesamt verändert.

Claims

Ansprüche

1. Hydraulikzylinder mit Endlagendämpfung, dessen in einem Zylinderrohr axial bewegbarer und umfangsseitig über zumindest einen Metall-Kolbenring {34;34';35,36) an der inneren Zylinderwandung des Zylinderrohrs (3) gleitbeweglich abgestützter Arbeitskolben {8;8') im jeweiligen Endbereich (33;33') des Zylinderarbeitsraumes (7) über zumindest ein Drosselelement abbremsbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß am in Bewegungsrichtung (3 0) jeweils vorderen Umfangsbereich (40) des Arbeitskolbens (8;8') zumindest ein unmittelbar zur Zylinderwandung (3¹) ein Dämpfungsglied bildender Metall-Kolbenring (34/34¹) vorgesehen ist und mit diesem im jeweiligen Endbereich (33; 33') des Arbeitszylinders (3) zur Zu- und Abführung des Druckmittels vorgesehene Formausnehmungen (6;10;41; 44,45,46;44 ' ,45',47) überfahrbar sind.

2. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Formausnehmung zumindest eine die Zylinderwandung (3¹) durchdringende Druckmittelbohrung (6) und zu-

mindest eine in der Zylinderwandung (3) verlaufende Spiralnut {41) vorgesehen sind.

3. Hydraulikzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zylinderwandung {3') eine parallel und in einem geringen Axialabstand (A) zur Druckmittelbohrung (6;44,45,46) angeordnete Drosselbohrung {10) vorgesehen ist, wobei die erste Bohrung {6,-44,45,46) unmittelbar mit einer Förderleitung in einem äußeren Anschlußblock (9) verbunden und in die zweite (10) ein Dämpfungsglied (18) eingebracht ist.

4. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (8) zwei Metall-Kolbenringe (34,34·) aufweist und zwischen diesen zumindest ein zusätzlicher Dichtring {35,36/34' ') angeordnet ist.

5. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (8) zwei Metall-Kolbenringe (34,34') aufweist und diesen in Abhängigkeit von der jeweiligen Dämpfungsrichtung für den Arbeitskolben (8) jeweils zwei Dichtringe (35,36) zugeordnet sind.

6. Hydraulikzylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben {8;8') mit zwei Metall-Kolbenringen (34,34') versehen, wobei zwischen

diesen zumindest eine sich parallel zur Zylinderachse (19) erstreckende Nut (48) eingebracht ist und in diese ein mit einer der Stirnseiten (49) des Kolbens (8) verbundenes Rückschlagventil (50) mündet.

7. Hydraulikzylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitskolben (8) zwei in Achsrichtung (19) hintereinander angeordnete Nuten (48,48'') aufweist, wobei diese beidseits eines mittleren Metall-Kolbenrings {34'') angeordnet und durch die jeweils äußeren Metall-Kolbenringe (34,34') begrenzt sind.

8. Hydraulikzylinder nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (48,48') als eine kreisringförmige Hinterschneidung auf dem Arbeitskolben (8) ausgebildet ist.