AT500161A1 - Arbeitszylinder mit endlagendämpfung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft einen fluidbetätigten Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung, mit einem in einem Zylinderrohr durch Beaufschlagung mit Arbeitsfluid verschiebbaren Kolben, der mit einer durch zumindest eines der Endstücke nach außen geführten Kolbenstange verbunden ist, sowie mit einer Anordnung zur Begrenzung des Ausströmens des Arbeitsfluids aus zumindest einem der Arbeitsräume des Arbeitszylinders,

Zur Realisierung einer Endlagendämpfung für fluidbetätigte Arbeitszylinder ist meist das Verschließen der Ausströmöffnung bzw. -leitung des betreffenden Arbeitsraumes und Drosselung des weiteren Ablaufs des Druckmittels über Düsen oder Ringspalte vorgesehen. Für sehr kleine Arbeitszylinder, wie sie heute vielfach zur Anwendung kommen, mit ihren kleinvolumigen Arbeitsräumen mit wenig Druckmittel, sind die bislang verwendeten Drossel-Querschnitte jedoch zu groß und führen nicht zu exakt definierbaren, sicher einsetzenden Endlagendämpfungen.

Die Aufgabe der gegenständlichen Erfindung ist daher ein verbesserter fluidbetätigter Arbeitszylinder, der selbst bei geringen Mengen an enthaltenem Druckmittel eine exakt definierbare und sichere Endlagendämpfung bietet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Zylinder dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an zumindest eines der Endstücke des Arbeitszylinders eine von der Kolbenstange durchsetzte, in Richtung des gegenüberliegenden Endes des Arbeitszylinders aufragende Buchse vorgesehen ist, welche Buchse die Kolbenstange mit Spiel umgibt, wobei an der Kolbenstange beabstandet vom Kolben auf der der Buchse zugewandten Seite zumindest eine zusätzliche, in die Buchse einfahrbare Dichtung vorgesehen ist, und daß in der Buchse ein in Ausström-richtung sperrendes Rückschlagventil mit einer definierten Leckage eingebaut ist. Durch den zwischen Kolbenstange und Innenseite der Buchse definierten Ringspalt kann das Druckmittel im wesentlichen ungehindert abfließen, während nach Verschließen dieses Ringspaltes dem Druckmittel nur mehr der Weg über die definierte Leckage des Rückschlagventils bleibt, was eine wesentlich bessere Drosselwirkung mit genau durch Druck und Volumenstrom definierte Gegenkraft als Dämpfung bietet als herkömmliche Konstruktionen. Auch bezüglich Wirtschaftlichkeit und Fertigungstechnik bietet die erfindungsgemäße Konstruktion Vorteile gegenüber den herkömmlichen Varianten.

Um das Eindringen der Dichtung in die Buchse zu erleichtern und auch Beschädigungen der Dichtung möglichst hintanzuhalten, kann vorteilhafterweise der Anfangsbereich der Buchse innen abgeschrägt sein.

Wenn gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung die zusätzliche Dichtung an der Kolbenstange in gleichem Sinn wie die Abschrägung der Buchse abgeschrägt ist, kommen die zuvor genannten Vorteile noch mehr zum Tragen.

Die definierte Leckage des Rückschlagventils in der Buchse kann gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung dadurch realisiert werden, daß der Ventilsitz des Rückschlagventils mit zumindest einer das Dichtelement umgehenden Passage versehen ist.

Vorzugsweise ist dabei die Passage durch eine Kerbe im Ventilsitz realisiert. Diese Ausführungsform ist fertigungstechnisch sehr einfach und erlaubt die genaue Bestimmung des Querschnitts der Leckage.

Um eine sichere und genau definierte Endlagendämpfung für beide Seiten eines doppeltwirkenden Arbeitszylinders gewährleisten zu können, ist vorgesehen, daß beide Arbeitsräume mit einer Buchse gemäß den vorhergehenden Absätzen versehen ist, wobei der Kolben an zumindest einer Seite mit einer nach außen geführten Kolbenstange und an der dieser Kolbenstange gegenüberliegenden Seite mit einer zumindest ein Stück in Richtung der Buchse wegragenden und im Endbereich mit einer weiteren, in die zweite Buchse einfahrbaren Dichtung versehenen Stange verbunden ist.

In der nachfolgenden Beschreibung soll die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnungsfigur ist eine Ausführungsform der erfmdungsgemäßen Buchse in im Zylinder eingebautem Zustand dargestellt.

Ein Zylinderrohr 1 eines Arbeitszylinders ist an einem Ende mit einem Deckel 2 abgeschlossen, welcher Deckel 2 eine Führungsbuchse 3 aufweist, durch welche die Kolbenstange 4 nach außen geführt ist. Mit der Kolbenstange 4 ist ein Kolben 5 verbunden, der zusammen mit dem Deckel 2 einen der Arbeitsräume des Arbeitszylinders begrenzt. Zwischen Deckel 2 und Zylinderrohr 1 ist beispielsweise eine Dichtung 6 eingesetzt, und auch die Durchführung der Kolbenstange 4 durch die Führungsbuchse 3 ist mit einer Dichtung 7 versehen. Selbstverständlich weist auch der Kolben 5 zumindest eine Dichtung 8 auf. Über ein Anschlussstück 9 einer Druckmittelleitung, welche mit einer Dichtung 10 abgedichtet und mit einem Stützring 11 stabilisiert ist, wird Druckmittel in den Arbeitsraum des Zylinders zugeführt oder aus diesem Arbeitsraum abgeführt.

Im Anschluß an den Deckel 2 ist, mit geringem, einen Ringraum 12 um die Kolbenstange 4 definierendem Abstand eine Buchse 13 vorgesehen, typischerweise bei Zusammenbau des Zylinders fix eingesetzt, möglicherweise aber auch nachträglich austauschbar, die mit einer Dichtung 14 versehen ist. Die Kolbenstange 4 ist durch die zentrale Bohrung 15 der Buchse 13 hindurchgeführt, wobei zwischen der Innenwandung der Bohrung 15 und der Kolbenstange 4 soviel Spiel gelassen ist, daß das Druckmittel weitestgehend ungehindert in beiden Richtungen hindurchströmen kann. In der Buchse 13 ist weiters eine Passage 16, zumindest strömungstechnisch parallel zur Bohrung 15, ausgearbeitet, in welcher Passage 16 weiters ein Rückschlagventil 17,18 eingesetzt ist, welches in Richtung vom Anschluß 9 zum Arbeitsraum hin öffnet und in Richtung des Ausströmens des Druckmittels vom Arbeitsraum ·· · · · · φ ♦ • · · * · * · · # · · • · · · . >. · · · · • · · · «λ····· · • · · · · ··· • · · · · ··· ··· · μ zum Anschluß 9 hin schließt. In der beispielhaft dargestellten Variante ist dafür ein Dichtsitz 17 durch ein kugelförmiges Dichtelement 18 steuerbar.

In der Dichtkante des Dichtsitzes 17 ist zur Erzielung einer Leckage mit genau definiertem Durchfluß zumindest eine Kerbe 17a ausgearbeitet, die auch bei auf den Dichtsitz 17 gepreßtem Dichtelement 18 einen geringen, jedoch genau festlegbaren Durchfluß in Schließrichtung des Rückschlagventils 17, 18 gestattet. Selbstverständlich sind anstelle der Kerbe 17a auch andere Umgehungspassagen des Dichtsitzes 17 denkbar, solange sie nur den definierten Durchfluß gewährleisten.

An der Kolbenstange 4 ist, vom Kolben 5 in Richtung des Deckels 7 hin beabstandet, eine ringförmige Nut 19 ausgearbeitet, in welcher eine weitere Dichtung 20 eingesetzt ist. Die Dicke der Dichtung 20 ist derart gewählt, daß sie in die Bohrung 15 der Buchse 13 ein-treten und somit der Kolben 5 bis zum Anschlag an die Buchse 13 fahren kann. Um das Einfahren der Dichtung 20 in die Bohrung 15 zu erleichtern, ist die Dichtung 20 auf die Buchse 13 hin konisch abgeschrägt und ist auch die Öffnung der Bohrung 15 sich trichterförmig auf den Kolben 5 hin erweiternd ausgeführt.

Um den Kolben 5 vom Deckel 2 bzw. der Buchse 13 weg in Richtung des gegenüberliegenden Endes des Zylinderrohres 1 zu bewegen, wird Druckmittel über den Anschluß 9 zugeführt, welche dann über den Ringraum 12 und weiter durch das Rückschlagventil 17,18 und die Passage 16 als auch durch den Ringspalt zwischen Bohrung 15 der Buchse 13 und Kolbenstange 4 in den Arbeitsraum des Zylinders gelangt. Dabei wird der Kolben 5 zuerst hauptsächlich von dem Anteil des Druckmittels beaufschlagt, das durch die Passage 16 strömt. Die Durchströmung des Ringspalts zwischen der Bohrung 15 und der Kolbenstange 4 wird anfänglich noch durch die Dichtung 20 verhindert. Erst nach Austreten der Dichtung 20 aus der Bohrung 15 wird der Kolben 5 von Druckmittel beaufschlagt, das sowohl die Passage 16 als auch durch den Ringspalt zwischen Bohrung 15 der Buchse 13 und Kolbenstange 4 hindurch in den Arbeitsraum eintritt.

Bei der entgegengesetzten Bewegung des Kolbens 5, d.h. im gezeigten Beispiel beim Ausfahren der Kolbenstange 4, ist durch die Buchse 13 eine Endlagendämpfung realisiert. Solange der Kolben 5 in seiner Bewegung auf die Buchse 13 hin noch soweit davon entfernt ist, daß die Dichtung 20 noch außerhalb der Bohrung 15 der Buchse 13 ist, kann das Druckmittel vom Kolben 5 durch den Ringspalt zwischen Kolbenstange 4 und Bohrung 15 aus dem Arbeitsraum verdrängt werden. Das Rückschlagventil 17, 18 jedoch ist bereits geschlossen, da das Dichtelement 18 durch den vom Druckmittel ausgeübten Druck auf den Dichtsitz 17 hin beaufschlagt ist. Der Ringspalt zwischen Bohrung 15 und Kolbenstange 4 reicht aber aus, um eine weitestgehend ungehinderte Rückführung des Kolbens 5 auf die Buchse 13 hin zu ermöglichen.

Erst wenn eine Distanz erreicht ist, bei welcher die Dichtung 20 in die Bohrung 15 eintritt, wird auch diese Ausströmmöglichkeit verschlossen und der Kolben 5 somit abgebremst. Das weitere Ausströmen des Druckmittels ist nur mehr über die definierte Leckage des Rückschlagventils 17, 18 möglich, d.h. über die Kerbe 17a, so daß eine ganz langsame Bewegung des Kolbens 5 auf seine äußerste Endstellung hin erfolgt. Über die Länge der Bohrung 15 der Buchse 13 ist, in Verbindung mit dem Abstand der Dichtung 20 vom Kolben 5, die Endlagendämpfung bezüglich ihres Einsetzens definierbar. Die Stärke der Dämpfung hingegen ist über den Durchfluß in Sperrrichtung des Rückschlagventils 17,18 einstellbar, d.h. über den von der Kerbe 17a freigehaltenen Querschnitt.

Wenn eine Endlagendämpfung der eben erläuterten Art für beide Bewegungsrichtungen des Kolbens 5 vorgesehen sein soll, dann ist der Arbeitszylinder an beiden Enden mit einer Buchse 13 wie oben beschrieben versehen. Der Kolben 5 ist dabei an einer Seite mit einer nach außen geführten Kolbenstange 4 verbunden, während auf seiner dieser Kolbenstange 4 gegenüberliegenden Seite eine in die zweite Buchse 13 einfahrbare Stange vorgesehen sein wird, die zumindest ein Stück in Richtung der zweiten Buchse 13 vom Kolben 5 wegragt und deren dem Kolben 5 entgegengesetzter Endbereich mit einer weiteren, in die zweite Buchse 13 einfahrbaren Dichtung 20 versehenen ist.

Patentansprüche

Claims (6)

1. φ φ · · • φ φ φ φ φ • φ · φ • I · Φ φ φ φ # Μ ΦΦ Φ Φ Φ # • Φ #Φ Φ 3-· · «φ # φ φ φ φ φ Patentansprüche: 1. Fluidbetätigter Arbeitszylinder mit Endlagendämpfung, mit einem in einem Zylinderrohr (1) durch Beaufschlagung mit Arbeitsfluid verschiebbaren Kolben (5), der mit einer durch zumindest eines der Endstücke (2) nach außen geführten Kolbenstange (4) verbunden ist, sowie mit einer Anordnung zur Begrenzung des Ausströmens des Arbeitsfluids aus zumindest einem der Arbeitsräume des Arbeitszylinders, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an zumindest eines der Endstücke (2) des Arbeitszylinders eine von der Kolbenstange (4) durchsetzte, in Richtung des gegenüberliegenden Endes des Arbeitszylinders aufragende Buchse (13) vorgesehen ist, welche Buchse (13) die Kolbenstange (4) mit Spiel umgibt, wobei an der Kolbenstange (4), beab-standet vom Kolben (5), auf der der Buchse (13) zugewandten Seite zumindest eine zusätzliche, in die Buchse (13) einfahrbare Dichtung (20) vorgesehen ist, und daß in der Buchse (13) ein in Ausströmrichtung sperrendes Rückschlagventil (17,18) mit einer definierten Leckage (17a) eingebaut ist.
2. 2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anfangsbereich der Buchse (13) innen abgeschrägt ist.
3. 3. Arbeitszylinder einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Dichtung (20) an der Kolbenstange (4) in gleichem Sinn wie die Abschrägung der Buchse (13) abgeschrägt ist.
4. 4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilsitz (17) des Rückschlagventils mit zumindest einer das Dichtelement (18) umgehenden Passage (17a) versehen ist.
5. 5. Arbeitszylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Passage durch eine Kerbe (17a) im Ventilsitz (17) realisiert ist.

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6. 6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Arbeitsräume mit einer Buchse (13) gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 versehen ist, wobei der Kolben (5) an zumindest einer Seite mit einer nach außen geführten Kolbenstange (4) und an der dieser Kolbenstange (4) gegenüberliegenden Seite mit einer zumindest ein Stück in Richtung der Buchse (13) wegragenden und im Endbereich mit einer weiteren, in die zweite Buchse (13) einfahrbaren Dichtung (20) versehenen Stange verbunden ist. Wien, am 05.04.2004 HOERBIGER Hydraulik GmbH in Schongau (DE) vertreten durch: Patentanwälte KLEIN, PiNTER &LAMINGER OEG