EP0684391A1 - Fluid pressure actuator - Google Patents
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- F15B15/22—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke
- F15B15/222—Other details, e.g. assembly with regulating devices for accelerating or decelerating the stroke having a piston with a piston extension or piston recess which throttles the main fluid outlet as the piston approaches its end position
Definitions
- the invention relates to a pressure-operated cylinder according to the type specified in the preamble of claim 1.
- DE 34 45 481 A1 already discloses such a working cylinder with a damping device for a piston which is guided in a longitudinally movable manner and is fastened to a piston rod, in which a damping bushing is fixedly mounted between a piston rod section and the piston for braking the piston when an end position is reached can dip into a suitable passage opening in the cylinder head in order to throttle or interrupt the unimpeded outflow of pressure medium from a cylinder chamber adjacent to the piston. Pressure medium can then only flow out to the cylinder connection via a parallel connection with throttle screw.
- a plate-like check valve is installed in the damping bushing, which is located in a line connecting axially and radially extending ducts connecting both sides of the damping bushing.
- the working cylinder according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it achieves a high damping effect with a simple and inexpensive design.
- the working cylinder with damping device requires only a few parts and is also easy to manufacture.
- the damping device allows the piston to quickly run out of its end position, so that relatively high working speeds can be achieved with the working cylinder.
- the damping device works relatively soft and avoids pressure surges, which can lead to an unfavorable material load and thus to a short service life.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a part of a working cylinder that can be actuated by pressure medium
- FIG. 2 shows a partial section through the working cylinder according to FIG. 1 in another working position, in which the damping bush works as a check valve.
- FIG. 1 shows a part of a pressure-actuated working cylinder 10 in a half-section, in which a cylinder tube 11 with a cylinder cover 12 and a cylinder base (not shown in detail) enclose a cylinder space 13 in which a piston 14 is displaceably guided.
- the piston 14 is fastened to a piston rod 15 which is stepped down several times and which leads to the outside via a sealing sleeve 16 arranged in the cylinder cover.
- annular space 17 is formed which has a connection in the radial direction to a cylinder connection 18 and which is connected in the axial direction via an annular passage opening 19 to a cylinder chamber 21 which is separated from the piston 14 in the cylinder space 13 and from which Piston 14 and the cylinder cover 12 is limited.
- the piston 14 In the working cylinder 10 shown in FIG. 1, the piston 14 is in the vicinity of its end position, into which it is just entering.
- a damping bushing 22 In the area of the cylinder chamber 21, a damping bushing 22 is axially movably guided on the offset piston rod 15, the stroke of which is limited by two stops 23, 24 on the piston rod side.
- the first stop 23 assigned to the passage opening 19 is formed by an annular shoulder 25, via which the pistons rod 15 merges into a guide section 26 with a smaller diameter, on which the damping bush 22 is guided.
- This guide section 26 merges via a second annular shoulder 27 into a rod section 28 with a reduced diameter, on which the piston 14 is fastened.
- the piston 14 forms the second stop 24 with its side facing the cylinder chamber 21.
- the damping bush 22 is essentially sleeve-shaped, its axial length approximately corresponding to its outer diameter and in particular being a multiple of its wall thickness.
- the damping bushing 22 has a first end face 29 which faces the first stop 23 and forms a seat valve 31 together with the first annular shoulder 25 working as a valve seat, so that the damping bushing 22 can work as a check valve.
- the damping bushing 22 is chamfered on the outside in order to facilitate entry of the damping bushing 22 into the passage opening 19.
- a plurality of throttle grooves 30 extend in the outer circumferential surface 32, which are distributed uniformly along the circumference, run in the axial direction and end near the other, second end face 33 of the damping bush 22.
- a plurality of radial grooves 34 run. These radial grooves 34 are part of a pressure medium connection 35 which is controlled by the seat valve 31 and which essentially runs in a spiral or helical manner on the inner wall of the damping bushing 22 Grooves 26 is formed. These grooves 36 connect the two end faces 29, 33 of the damping bush 22 to one another, so that an essentially unthrottled pressure medium connection 35, controlled by the check valve 31, is created between the cylinder connection 18 and the cylinder chamber 21.
- the damping bush 22 is guided with a relatively large radial play on the piston rod 15, while its outer diameter is so matched to the diameter of the passage opening 19 that a good damping effect can be achieved.
- the damping bush 22 is thus part of a damping device 38 in the working cylinder 10, which enables the piston 10 to enter its end position in a damped manner and, on the other hand, allows it to run out of its end position as quickly as possible.
- a second cylinder chamber delimited by the piston 14 and by the cylinder bottom (not shown) is designated by 39.
- the mode of operation of the working cylinder 10 is explained as follows, focusing in particular on the function of the damping device 38.
- FIG. 1 shows the piston 14 running into its end position, the damping device 38 being effective.
- the piston 14 is pressurized in the second cylinder chamber 39 and / or a pulling load acts on the piston rod 15 on the outside.
- the pressure medium flowing out of the first cylinder chamber 21 was able to flow out unthrottled to the cylinder connection 18 via the latter before the damping bush 22 is immersed in the passage opening 19.
- this outflow is throttled and the pressure builds up in the first cylinder chamber 21.
- This pressure of the first cylinder chamber 21 wikt onto the second end face 33 and presses the damping bushing 22 with its first end face 29 against the stop 23 serving as a valve seat, so that the seat valve 31 shuts off the pressure medium connection 35.
- Pressure medium from the first cylinder chamber 21 can only flow throttled via the throttle grooves 30 to the cylinder port 18.
- progressive damping can be achieved.
- the relatively large radial play between the damping bush 22 and the piston rod 15 allows a tight fit in the passage opening 19, so that good damping values can be achieved without the damping bush 22 tending to lock.
- FIG. 2 now shows the situation in the partial longitudinal section of the working cylinder 10 when the piston 14 moves out of an end position and the function of the damping device 38 is largely canceled by the damping bushing 22, which now functions as a check valve, in order to achieve a rapid extension.
- the cylinder connection 18 is pressurized, which acts in the annular space 17 on the first end face 29 of the damping bush 22.
- the damping bushing 22 is pushed with its second end face 33 against the second stop 24 on the piston 14, whereby the seat valve 31 opens.
- damping device 38 By designing the damping device 38 with a single movable part, namely the damping bushing 22, particularly effective and shock-free damping can be achieved with the simplest of means.
- the damping bushing 22 By designing the damping bushing 22 as a movable seat valve member, on which the throttle grooves 30 and the pressure medium connection 35 are additionally arranged, a particularly simple and inexpensive damping device can be achieved.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.The invention relates to a pressure-operated cylinder according to the type specified in the preamble of claim 1.
Aus der DE 34 45 481 A1 ist bereits ein derartiger Arbeitszylinder mit einer Dämpfungseinrichtung für einen längsbeweglich geführten und an einer Kolbenstange befestigten Kolben bekannt, bei dem zum Abbremsen des Kolbens bei Erreichen einer Endstellung eine Dämpfungsbuchse zwischen einen Kolbenstangenabschnitt und den Kolben fest montiert ist, die in eine passende Durchtrittsöffnung im Zylinderkopf eintauchen kann, um den ungehinderten Abfluß von Druckmittel aus einer an den Kolben grenzenden Zylinderkammer zu drosseln bzw. zu unterbrechen. Druckmittel kann anschließend nur noch über eine parallele Verbindung mit Drosselschraube zum Zylinderanschluß abströmen. Um beim anschließenden Rückhub des Kolbens aus seiner Endlage heraus einem genügend großen Druckmittelstrom den Durchfluß in die Zylinderkammer zu ermöglichen, ist in die Dämpfungsbuchse ein plattenartiges Rückschlagventil eingebaut, das in einer beide Seiten der Dämpfungsbuchse verbindenen Leitung aus axial und radial verlaufenden Kanälen liegt. Mit dieser Dämpfungseinrichtung lassen sich zwar relativ gute Dämpfungswerte erreichen; infolge der fest eingebauten Dämpfungsbuchse, des Rückschlagventils und der zusätzlichen, im Gehäuse angeordneten Verbindung mit Drosselschraube ergibt sich eine aufwendige und kostspielige Bauweise. Die Vielzahl von Teilen erhöht zudem auch den Montageaufwand für den Arbeitszylinder. Ferner eignet sich die Drosselschraube nicht für eine progressive Dämpfung. Die auf der Kolbenstange fest angeordnete Dämpfungbuchse muß genau auf die gehäuseseitige Durchtrittsöffnung im Zylinderkopf abgestimmt werden, was zu einer aufwendigen Herstellung führt.DE 34 45 481 A1 already discloses such a working cylinder with a damping device for a piston which is guided in a longitudinally movable manner and is fastened to a piston rod, in which a damping bushing is fixedly mounted between a piston rod section and the piston for braking the piston when an end position is reached can dip into a suitable passage opening in the cylinder head in order to throttle or interrupt the unimpeded outflow of pressure medium from a cylinder chamber adjacent to the piston. Pressure medium can then only flow out to the cylinder connection via a parallel connection with throttle screw. In order to enable a sufficiently large pressure medium flow to flow into the cylinder chamber during the subsequent return stroke of the piston from its end position, a plate-like check valve is installed in the damping bushing, which is located in a line connecting axially and radially extending ducts connecting both sides of the damping bushing. With this damping device, relatively good damping values can be achieved; Due to the permanently installed damping bushing, the check valve and the additional connection in the housing with the throttle screw, this results in a complex and costly design. The large number of parts also increases the assembly effort for the working cylinder. Furthermore, the throttle screw is not suitable for progressive damping. The damping bush fixed on the piston rod must be precisely matched to the passage opening in the cylinder head on the housing, which leads to complex production.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er eine hohe Dämpfungswirkung bei einfacher und billiger Bauweise erreicht. Der Arbeitszylinder mit Dämpfungseinrichtung kommt mit wenigen Teilen aus und ist zudem leicht herstellbar. Ferner erlaubt die Dämpfungseinrichtung ein schnelles Auslaufen des Kolbens aus seiner Endstellung heraus, so daß relativ hohe Arbeitsgeschwindigkeiten mit dem Arbeitszylinder erzielbar sind. Weiterhin arbeitet die Dämpfungseinrichtung verhältnismäßig weich und vermeidet Druckstöße, welche zu einer ungünstigen Materialbelastung und somit zu einer niedrigen Lebensdauer führen können.The working cylinder according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that it achieves a high damping effect with a simple and inexpensive design. The working cylinder with damping device requires only a few parts and is also easy to manufacture. Furthermore, the damping device allows the piston to quickly run out of its end position, so that relatively high working speeds can be achieved with the working cylinder. Furthermore, the damping device works relatively soft and avoids pressure surges, which can lead to an unfavorable material load and thus to a short service life.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Arbeitszylinders möglich. Besonders vorteilhaft sind Ausführungen nach den Ansprüchen 2 oder 3, die eine besonders platzsparende und kostengünstige Bauweise bei guten Dämpfungseigenschaften ermöglichen. Durch die Ausbildung aller Druckmittelkanäle an der beweglich geführten Dämpfungsbuchse, die zugleich als Sitzventil arbeitet, wird eine einfache, leicht herstellbare und robuste Bauweise begünstigt. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen abhängigen Ansprüchen.Advantageous further developments and improvements of the working cylinder specified in the main claim are possible through the measures listed in the subclaims. Designs according to claims 2 or 3 are particularly advantageous which enable a particularly space-saving and cost-effective construction with good damping properties. The design of all pressure medium channels on the movably guided damping bushing, which also works as a seat valve, promotes a simple, easy to manufacture and robust construction. Further advantageous embodiments result from the remaining dependent claims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinders und Figur 2 einen Teilschnitt durch den Arbeitszylinder nach Figur 1 in einer anderen Arbeitsstellung, in welcher die Dämpfungsbuchse als Rückschlagventil arbeitet.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a longitudinal section through a part of a working cylinder that can be actuated by pressure medium, and FIG. 2 shows a partial section through the working cylinder according to FIG. 1 in another working position, in which the damping bush works as a check valve.
Die Figur 1 zeigt einen Teil eines druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinders 10 in einem Halbschnitt, bei dem ein Zylinderrohr 11 mit einem Zylinderdeckel 12 und einem nicht näher gezeichneten Zylinderboden einen Zylinderraum 13 einschließen, in dem ein Kolben 14 verschiebbar geführt ist. Der Kolben 14 ist auf einer mehrfach abgesetzten Kolbenstange 15 befestigt, die über eine im Zylinderdeckel angeordnete Dichtungshülse 16 nach außen führt.1 shows a part of a pressure-actuated working
In dem Zylinderdeckel 12 ist ein Ringraum 17 ausgebildet, der in radialer Richtung mit einem Zylinderanschluß 18 Verbindung hat und der in axialer Richtung über eine ringförmige Durchtrittsöffnung 19 mit einer Zylinderkammer 21 verbunden ist, welche vom Kolben 14 in dem Zylinderraum 13 abgetrennt wird und von dem Kolben 14 und dem Zylinderdeckel 12 begrenzt wird.In the
Bei dem in Figur 1 dargestellten Arbeitszylinder 10 befindet sich der Kolben 14 in der Nähe seiner Endstellung, in die er gerade einläuft. Im Bereich der Zylinderkammer 21 ist dabei auf der abgesetzten Kolbenstange 15 eine Dämpfungsbuchse 22 axial beweglich geführt, deren Hub von zwei kolbenstangenseitigen Anschlägen 23, 24 begrenzt wird. Der erste, der Durchtrittsöffnung 19 zugeordnete Anschlag 23 wird dabei von einer Ringschulter 25 gebildet, über welche die Kolbenstange 15 in einen Führungsabschnitt 26 mit kleinerem Durchmesser übergeht, auf dem die Dämpfungsbuchse 22 geführt ist. Dieser Führungsabschnitt 26 geht über eine zweite Ringschulter 27 in einen Stangenabschnitt 28 mit verkleinertem Durchmesser über, auf dem der Kolben 14 befestigt ist. Der Kolben 14 bildet dabei mit seiner der Zylinderkammer 21 zugewandten Seite den zweiten Anschlag 24.In the working
Die Dämpfungsbuchse 22 ist im wesentlichen hülsenförmig ausgebildet, wobei ihre axiale Länge etwa ihrem Außendurchmesser entspricht und insbesondere ein Vielfaches ihrer Wandstärke beträgt. Die Dämpfungsbuchse 22 weist eine erste Stirnseite 29 auf, welche dem ersten Anschlag 23 zugewandt ist und zusammen mit der als Ventilsitz arbeitenden ersten Ringschulter 25 ein Sitzventil 31 bildet, so daß die Dämpfungbuchse 22 als Rückschlagventil arbeiten kann. An der ersten Stirnseite 29 ist die Dämpfungsbuchse 22 außen angefast, um ein Einlaufen der Dämpfungsbuchse 22 in die Durchtrittsöffnung 19 zu erleichtern. Von der ersten Stirnseite 29 ausgehend verlaufen in der äußeren Mantelfläche 32 mehrere Drosselnuten 30, die gleichmäßig längs des Umfangs verteilt sind, in axialer Richtung verlaufen und nahe der anderen, zweiten Stirnseite 33 der Dämpfungsbuchse 22 enden. In dieser zweiten Stirnseite 33, die dem Kolben 14 zugewandt ist, verlaufen mehrere Radialnuten 34. Diese Radialnuten 34 sind Teil einer Druckmittelverbindung 35, die von dem Sitzventil 31 gesteuert wird und die im wesentlichen als an der Innenwand der Dämpfungsbuchse 22 spiralförmig bzw. schraubenförmig verlaufende Rillen 26 ausgebildet ist. Diese Rillen 36 verbinden beide Stirnseiten 29, 33 der Dämpfungsbuchse 22 miteinander, so daß eine im wesentlichen ungedrosselte, vom Rückschlagventil 31 gesteuerte Druckmittelverbindung 35 zwischen Zylinderanschluß 18 und Zylinderkammer 21 entsteht. Die Dämpfungsbuchse 22 ist mit relativ großem radialen Spiel auf der Kolbenstange 15 geführt, während ihr Außendurchmesser so auf den Durchmesser der Durchtrittsöffnung 19 abgestimmt ist, daß sich eine gute Dämpfungswirkung erreichen läßt.The
Die Dämpfungsbuchse 22 ist somit Teil einer Dämpfungseinrichtung 38 im Arbeitszylinder 10, die dem Kolben 10 ein gedämpftes Einlaufen in seine Endstellung ermöglicht und andererseits ein möglichst rasches Herauslaufen aus seiner Endstellung heraus erlaubt. Eine vom Kolben 14 und vom nicht näher gezeichneten Zylinderboden begrenzte, zweite Zylinderkammer ist mit 39 bezeichnet.The damping
Die Wirkungsweise des Arbeitszylinders 10 wird wie folgt erläutert, wobei vor allem auf die Funktion der Dämpfungseinrichtung 38 eingeganaen wird.The mode of operation of the working
In Figur 1 ist das Einlaufen des Kolbens 14 in seine Endstellung dargestellt, wobei die Dämpfungseinrichtung 38 wirksam ist. Der Kolben 14 wird dabei in der zweiten Zylinderkammer 39 mit Druck beaufschlagt und/oder an der Kolbenstange 15 wirkt außen eine ziehende Last. Das aus der ersten Zylinderkammer 21 abströmende Druckmittel konnte vor dem Eintauchen der Dämpfungsbuchse 22 in die Durchtrittsöffnung 19 über letztere ungedrosselt zum Zylinderanschluß 18 abströmen. Beim Einfahren der Dämpfungsbuchse 22 in die Durchtrittsöffnung 19 wird dieser Abfluß gedrosselt und es staut sich in der ersten Zylinderkammer 21 der Druck an. Dieser Druck der ersten Zylinderkammer 21 wikt auf die zweite Stirnfläche 33 und drückt die Dämpfungsbuchse 22 mit ihrer ersten Stirnseite 29 gegen den als Ventilsitz dienenden Anschlag 23, so daß das Sitzventil 31 die Druckmittel-Verbindung 35 absperrt. Druckmittel aus der ersten Zylinderkammer 21 kann nur noch gedrosselt über die Drosselnuten 30 zum Zylinderanschluß 18 abströmen. Durch entsprechende Ausbildung der Drosselnuten 30 kann dabei eine progressive Dämpfung erreicht werden. Das relativ große Radialspiel zwischen Dämpfungsbuchse 22 und Kolbenstange 15 erlaubt eine enge Passung in der Durchtrittsöffnung 19, so daß gute Dämpfungswerte erzielbar sind, ohne daß die Dämpfungsbuchse 22 zum Blockieren neigt.FIG. 1 shows the
Die Figur 2 zeigt nun in dem teilweisen Längsschnitt des Arbeitszylinders 10 den Sachverhalt, wenn der Kolben 14 aus einer Endstellung herausfährt und dabei die Funktion der Dämpfungseinrichtung 38 durch die nun als Rückschlagventil arbeitende Dämpfungsbuchse 22 weitgehend aufgehoben ist, um ein schnelles Ausfahren zu erzielen. Dabei wird der Zylinderanschluß 18 mit Druck beaufschlagt, der in dem Ringraum 17 auf die erste Stirnseite 29 der Dämpfungsbuchse 22 wirkt. Infolge des etwas niedrigeren Druckniveaus in der ersten Zylinderkammer 21 wird die Dämpfungsbuchse 22 mit ihrer zweiten Stirnseite 33 gegen den zweiten Anschlag 24 am Kolben 14 geschoben, wodurch das Sitzventil 31 öffnet. Über das als Rückschlagventil arbeitende Sitzventil 31 kann nun ein genügend großer Druckmittelstrom vom Zylinderanschluß 18 über die Druckmittel-Verbindung 35 und die Radialnuten 34 in die erste Zylinderkammer 21 strömen und den Kolben 14 belasten, so daß der Kolben 14 relativ schnell aus seiner gedämpften Endstellung herausfahren kann. Wenn die Dämpfungsbuchse 22 ganz aus dem Zylinderdeckel 12 herausgefahren ist, kann Druckmittel vom Zylinderanschluß 18 über die Durchtrittsöffnung 19 ungedrosselt in die Zylinderkammer 21 einströmen und der Kolben 14 eine schnelle Bewegung ausführen.FIG. 2 now shows the situation in the partial longitudinal section of the working
Durch die Ausbildung der Dämpfungseinrichtung 38 mit einem einzigen beweglichen Teil, nämlich der Dämpfungsbuchse 22, läßt sich eine besonders wirksame und stoßfreie Dämpfung mit einfachsten Mitteln erreichen. Durch die Ausbildung der Dämpfungsbuchse 22 als bewegliches Sitzventilglied, an dem zusätzlich die Drosselnuten 30 und die Druckmittel-Verbindung 35 angeordnet sind, läßt sich eine besonders einfache und kostengünstig bauende Dämpfungseinrichtung erreichen.By designing the
Selbstverständlich sind an der gezeigten Ausführungsform Änderungen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann die Form und Anordnung der Drosselnuten und der Druckmittel-Verbindung an der Dämpfungsbuchse 22 variiert werden. Auch kann die als Ventilsitz und erster Anschlag dienende Ringschulter 25 an einem zusätzlich angebauten Ring ausgeführt werden. Unter Umständen kann es auch zweckmäßig sein, mit der Dämpfungsbuchse 22 anstelle des Sitzventils 31 ein geeignetes Schieberventil auszubilden.Of course, changes can be made to the embodiment shown without departing from the spirit of the invention. The shape and arrangement of the throttle grooves and the pressure medium connection on the damping bushing 22 can thus be varied. The
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