DE2150828A1 - Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit eines hydraulischen Zylinders - Google Patents
Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit eines hydraulischen ZylindersInfo
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Description
8 München 5, 12. Oktober 1971
CaU O. Χ*,*
SÄ£ I/Vf
D-932O
International Harvester Company
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60611 (VoSt.A.)
401, North Michigan Avenue
Chicago, Illinois 60611 (VoSt.A.)
Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit eines hydraulischen Zylinders
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit eines hydraulischen Motors, der
wenigstens einen durch Druckflüssigkeit in einem mit Zu- und Abflußöffnungen versehenen Gehäuse hin- und herbeweglich
geführten Kolben aufweist. Solche hydraulischen Zylinder werden oft als Antriebsvorrichtung zum Anheben oder Drehen,
also zum Bewegen oft schwerer Arbeitswerkzeuge verwendet. Gegen Ende des Hubes muß die Bewegungsenergie, zusätzlich
aber auch die Druckenergie der weiter zufließenden Druckflüssigkeit
gehemmt, gedämpft, also absorbiert werden.
Eine solche Dämpfungsvorrichtung ist aus der US-PS 5 296
bekannt. Bei dieser wird ein die Verlangsamung bewirkender Kreisring verwendet, der auf der einen Endfläche eines Kolbens
derart angebracht ist, daß er eine begrenzte axiale Bewegung hat. Wenn der Kolben sich dem Ende seines Hubes
nähert, zieht eine Ablaufdüse den Hing in Anlage zu einer
Dämpfungswand. Hierdurch wird der Flüssigkeitsabfluß aus
der sich verengenden Kammer im wesentlichen gesperrt und dadurch in der Kammer ein Druck aufgebaut, welcher wirksam
ist, um die kinetische Energie der mit dem Hydraulikzylinder verbundenen Last zu absorbieren. Gleichzeitig wird durch in
den Dämpfungsring vorgesehene Unterbrechungen der Abfluß der
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Flüssigkeit aus der Kammer auf eine verringerte Menge reduzierte
Obwohl die Arbeitsweise dieser bekannten Vorrichtung befriedigt, haften ihr einige Mängel an· So hat beispielsweise
der Dämpfungsring nicht die gleiche Rundheit wie die innere Wandung des Hydraulikzylinders© Der hierauf zurüokzuführende
Linienkontakt mit der Innenfläche des Zylinders, statt eines Flächenkontaktes, dürfte der
Grund für das zu beobachtende starke Fressen sein. Der in der genannten Patentschrift angeregte Gebrauch
von napfartigen Teilen auf den Druck- oder Abflußseiten
des Kolbens würde bei Verwendung einer Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit Anlaß zu einer
oft unerwünschten Vergrößerung der Längsabmessungen des
hydraulischen Zylinders sein» Schließlich erschwert auch
die Herstellung und die Einhaltung genauer Toleranzen der im Sing vorzusehenden Unterbrechungen die Fertigung» Eine
solche Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgesohwindigkeit eines hydraulischen Zylinders einfacher und leichter
herstellbar unter Vermeidung der genannten Mängel auszubilden, ist Aufgabe der Erfindung» Ϋ
Zu diesem Zweck ist die eingangs beschriebene Vorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit eines hydraulischen
Zylinders gemali der Erfindung in der Weise ausgebildet, daß wenigstens einer der Kolben im Überstreichungsbereich
der Zu- bzw. Abflußöffnungen eine Ausnehmung aufweist und in dieser Ausnehmung bewegbar ein Dämpfungsglied
eingesetzt ist, dessen Aussenflache der inneren Umfangsflache
des Gehäuses komplementär angepaßt und mit Unterbrechungen versehen ist, über welche die aus der benachbarten
Kammer abfließende Flüssigkeit gegen Ende des Hubes des Kolbens verlangsamt wird. Das Dämpfungsglied ist zwischen
den die Ausnehmung begrenzenden vorderen und hinteren Seitenwandungen der Ausnehmung so eingesetzt, daß es begrenzt axial
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beweglich ist. Durch ein in dieser Weise ausgebildetes Dämpfungsglied wird die Möglichkeit des Verschleißes
stark gemindert und wird die Baulänge des hydraulischen Zylinders verkürzt. Die das Dämpfungsglied tragenden
Kolben weisen eine ihre freie Stirnfläche mit der Ausnehmung verbindende Bohrung auf. Die Unterbrechungen
auf der Aussenseite des Dämpfungsgliedes haben vorzugsweise die Form von Rinnen, Rillen oder Furchen. Die Ausnehmung
besteht aus einem sich über einen kleineren Teil des Umfanges der Kolben erstreckenden Ausschnitt, der
beispielsweise durch eine stumpfwinklige fläche begrenzt ist.
In bevorzugter Weise kann ein solches Dämpfungsglied bei einem eine Drehbewegung bewirkenden hydraulischen Motor
Verwendung finden, bei dem in einem mit Zu- und Abflußöffnungen versehenen Gehäuse eine mit an ihren Enden angebrachten,
veränderbare Kammern begrenzenden Kolben versehene Kolbenstange verschieblich angeordnet ist, die in
Ausbildung als Zahnstange mit einem mit einer Achse fest verbundenen Zahnrad in Eingriff steht, wobei wenigstens
einer der Kolben mit der Ausnehmung und dem in diese bewegbar eingesetzten Dämpfungsglied versehen ist, dessen
während des Hubes die DurchflußÖffnung innen überstreichende
Aussenflache Unterbrechungen aufweist, über welche die aus der benachbarten Kammer abfließende Flüssigkeit
gegen Ende des Hubes des Kolbens verlangsamt wird.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der ein Ausführungsbeispiel wiedergebenden Zeichnung erläutert; in der Zeichnung
ist
1 ein Querschnitt durch einen hydraulischen Zylinder, desaen Kolbenstange als Zahnstange zum Eingriff in
ein mit einer Achse verbundenes Zahnrad ausgebildet ist,
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-A-
Fig. 2 ein Querschnitt längs Linie 2-2 in Fig. 1,
I1Ig0 3 eine Draufsicht auf einen der mit einem
Dämpfungsglied versehenen Kolben;
fig. 4 eine schaubildliche Ansicht eines Kolbens mit davon abgehobenem Dämpfungsglied.
Fig. 1 zeigt eine allgemein mit 10 bezeichnete hydraulisch
zu betätigende Steuervorrichtung, die aus einer mit einem Zahnrad verbundenen Achse 16 und einer hiermit in Eingriff
stehenden, als Zahnstange ausgebildeten verschiebbaren Kolbenstange 17 besteht. Zahnrad und Achse können eine
Einheit darstellen. Solche Vorrichtungen sind oft in Anlagen vorgesehen, über die eine Drehbewegung ausgeführt
wird. Zahnrad und Kolben sind in einem sie umschließenden, allgemein mit 12 bezeichneten, mit einer
Abdeckkappe 14 versehenen Gehäuse angeordnet, das um die Achse 16 verdrehbar ist. Das Gehäuse 12 kann beispielsweise
mit dem Träger einer Ladeschaufel fest verbunden sein, in welchem Fall mit der Achse 16 die Masse des
drehbaren Ladeschaufelträgers gedreht wird.
Das Gehäuse 12 ist an seinen Enden mit Kammern 20 und versehen, in denen mit der Kolbenstange 17 verbundene
Kolben 19 und 18 axial verschiebbar sind, deren zylindrische Aussenflache mit 25 bezeichnet ist. In der Wand dieser
Kammern sind Durchflußöffnungen 30 und 32 vorgesehen,
die wahlweise mit einer nicht veranschaulichten Flüssigkeitsquelle oder einem Behältertank verbunden werden können.
Wird der einen Kammer Druckflüssigkeit zugeleitet, wird diese aus der anderen Kammer herausgedrückt, die
dann in den Behältertank abfließen kann. Ein Mittelteil des Gehäuses verbindet die beiden Kammern 20 und 21 und
dient in Verbindung mit der Abdeckkappe 14 zur Umschließung der Achse 16, um Staub u. dgl. von der Verzahnung zwischen
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stange
der Achse 16 und der Kolben/17 fernzuhalten, -^st, wie angenommen,
die Achse 16 fest mit einem Ladeschaufelträger verbunden und ist sie ortsfest, also unverdrehbar gehalten,
bewirkt die Druckflüssigkeit, wenn sie in die Kammer 20 geleitet wird, eine Ausdehnung dieser Kammer, während
die Kammer 21 sich verengt und Flüssigkeit aus ihr durch die öffnung 32 herausgedrückt wird. Eine Vergrößerung
der Kammer 20 hat eine Verschwenkung des Gehäuses 12 entgegen dem Uhrzeigersinn um die Achse 16 zur Folge, wobei
die auf dem Kolben angebrachten Zähne auf den Zähnen des mit der Achse 16 vereinigten Zahnrades abrollen.
Wenn entsprechend der Annahme der Träger der Ladeschaufel oder irgendeine andere Masse vom Gehäuse 12 getragen wird,
wenn dieses um die ortsfest verbleibende Achse 16 gedreht wird, muß die beim Bewegen der Masse auftretende kinetische
Energie absorbiert werden, wenn einer der Kolben 18 oder sich seinem Hubende bzw. der Stirnwand der Kammer 21 nähert.
Da Druckflüssigkeit in die sich vergrößerende Kammer bis zur Beendigung der Drehbewegung zugeführt werden muß,
addiert sich diese Flüssigkeitsenergie zu der kinetischen Energie. Die Summe dieser Energien muß absorbiert werden.
Pur diese Absorbtion ist eine Dämpfungsvorrichtung vorgesehen,
bzw. eine Vorrichtung, welche die Hubendgeschwindigkeit des hydraulischen Zylinders beeinflußt. Diese Vorrichtung
besteht aus einer Ausnehmung 34 in den Kolben 18 und 19» die vorzugsweise Raumform dieser Ausnehmung ist in den
Figuren 2 und 4 veranschaulicht. Die dargestellte Ausführung zeigt, daß die Ausnehmung 34 aus einem sich über
einen kleineren Teil des Umfanges der Kolben erstreckende, beispielsweise durch eine stumpfwinklige Fläche begrenzten
Ausschnitt besteht. In dieser Ausnehmung ist ein allgemein mit 40 bezeichnetes Dämpfungsglied bewegbar eingesetzt,
welches die Form eines Zylindersektors hat, dessen Aussen-
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fläche 42 der Innenflache der Kammern 20, 21 im Bereich
der Öffnungen 30 und 32 entspricht und die mit Unterbrechungen
in Form von Nuten, Rinnen, Rillen oder Furchen 44 versehen ist.
Wenn der Kolben der sich verengenden Kammer beginnt, sich über die dort befindliche Öffnung 3^ oder yi zu bewegen,
wird der Querschnitt der betreffenden Öffnung allmählich verringert und dadurch der Abfluß der Druckflüssigkeit
aus dieser Kammer heraus begrenzt bzw. verlangsamt. Bevor die Öffnung durch die Aussenfläche 25 des betreffenden
Kolbens vollständig verdeckt und gesperrt wird, liegt das Dämpfungsglied 4° dieser Öffnung gegenüber.
Die beim Abfluß der Flüssigkeit entstehende dynamische Kraft drückt die Aussenfläche 42 des Dämpfungsgliedes
im Bereich der Öffnung gegen die Innenfläche des Gehäuses 12. Der weitere Abfluß der Druckflüssigkeit aus der
sich verengenden Kammer kann dann nur über die Furchen erfolgen. Die am Ende der Kammer befindliche Flüssigkeit
kann durch eine in der Stirnwand eines jeden Kolbens vorgesehene Bohrung 45 entweichen, die eine Verbindung zur
Ausnehmung 34 darstellt. Die in diese Ausnehmung verdrängte Flüssigkeit kann dann in die Rinnen 44 eintreten
und gelangt über diese zur Öffnung 30 oder 32 und zurück
zum Behältertank. Die auf diese Weise durch das Dämpfungsglied erreichte Hemmung bzw. Verlangsamung des Abflusses
bewirkt einen Druckanstieg in der Kammer 21, und durch diesen Staudruck wird sowohl die kinetische Energie der
sich bewegenden Masse als auch die Druckenergie der weiter in die sich vergrößernde Kammer zulaufende Flüssigkeit
absorbiert und demzufolge die sich bewegende Masse allmählich verlangsamt.
Wichtig ist, daß die Aussenfläche 42 des Dämpfungsgliedes sich genau der inneren Umfangsflache des Gehäuses 12 komplementär
anpaßt. xn bevorzugter Ausführung hat das Dämpfungs-
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glied nur kleine Abmessungen und erstreckt sich nicht über den ganzen Umfang des Kolbens 18 bzw. 19» dessen ausserhalb
der Ausnehmung 34 liegender und somit größerer Umfangsbereich in Berührung mit der Innenfläche des Gehäuses 12
verbleibt, was als notwendig anzusehen ist, um genügend Halt gegenüber den in der Verzahnung zwischen der Achse 16
und der Kolbenstange 17 auftretenden trennenden Kräften zu wahren.
Soll das Gehäuse 12 um die Achse 16 entgegen dem Uhrzeigersinn verdrehen, wird durch die Öffnung 3° in die Kammer 20
Druckflüssigkeit eingelassene Anfänglich wirkt diese auf das Dämpfungsglied 40 und drückt es von der Öffnung ab.
Während des weiteren Hubes kann dann die Flüssigkeit längs dieses Gliedes und durch die Bohrung 45 bis in die Kammer
fließen. Dichtringe 22 verhindern ein Weglecken von Flüssigkeit. Während der Verdrehung verengt sich die Kammer 21
und läßt Flüssigkeit durch die Öffnung 32 entweichen bis
sich der Kolben 18 seinem Hubende nähert. Wenn sich der Kolben 18 dabei über die Öffnung 32 bewegt, gelangt das
Dämpfungsglied 40 in eine dieser Öffnung gegenüberliegende
Lage. Durch den Flüssigkeitsdruck wird dessen Aussenfläche 42 zur Anlage gegen die innere Umfangsflache des Gehäuses
gebracht, woraufhin die weiterhin aus der Kammer 21 verdrängte Flüssigkeit ihren Weg durch die Bohrung 45 nehmen muß, in
die Ausnehmung 34 gelangt und über die Rinnen 44 die Öffnung 32 erreicht und durch diese abfließen kann. Eine Betätigung
in entgegengesetzter Richtung erfolgt in der gleichen Weise.
Dadurch, daß dor Radius des Dämpfungsgliedes 40 im wesentlichen
der gleiche ist wie der der inneren Umfangsfläche des
Gehäuses 12 bleibt ein Flächenkontakt zwischen diesen Teilen gewahrt, und die den bekannten Ausführungen anhaftenden AbnuU;ungi3-
und Verschleiidprobleme können nicht auftreten. Durch ein einziges Bauelement ist somit für einen hydrau-ZyJinder
oder für eine sonstige mit einer ausdehn-
209817/087 6
"baren Kammer versehene Einrichtung eine Vorrichtung zur
Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit geschaffen, die in einer beliebigen, mit Druckflüssigkeit betreibbaren
Antriebsvorrichtung Verwendung finden kann, besonders in solchen Vorrichtungen, die nur über einen kleinen Arbeitsabstand
verfügen und bei denen die Lagerflächen auf den Seiten des Kolbens wichtig sind. Die beschriebene Ausführung
kann durch unterhalb der Dämpfungsglieder angeordnete, sie nach aussen drückende nachgiebige Mittel ergänzt sein.
Die Dämpfungsglieder können beispielsweise aus Sintermetall k bestehen.
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Claims (6)
- PatentansprücheVorrichtung zur Beeinflussung der Hubendgeschwindigkeit eines hydraulischen Zylinders, der wenigstens einen durch Druckflüssigkeit in einem mit Zu- und Abflußöffnungen versehenen Gehäuse hin- und herbeweglich geführten Kolben aufweist, dadurch gekennzeichnet» daß wenigstens einer der Kolben (18, 19) im Überstreichungsbereich der Zu- bzw. Abflußöffnungen (30, 32) eine Ausnehmung(34) aufweist und in dieser Ausnehmung bewegbar ein Dämpfungsglied (40) eingesetzt ist, dessen Aussenflache (42) der inneren Umfangsflache des Gehäuses (12) komplementär angepaßt und mit Unterbrechungen (44) versehen ist, über welche die aus der benachbarten Kammer (20 bzw. 21) abfließende Flüssigkeit gegen Ende des Hubes des Kolbens verlangsamt wird.
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der freien Stirnfläche der Kolben eine zur Ausnehmung (34) führende Bohrung (45) vorgesehen ist.
- 3· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbrechungen (42) die Form von Hinnen, Rillen, Furchen oder Nuten haben.
- 4· Vorrichtung nach Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung aus einem sich über einen kleineren Teil des Umfanges der Kolben erstreckenden, beispielsweise durch eine stumpfwinklige Fläche begrenzten Ausschnitt besteht.209817/0876
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (40) durch sich gegen die Fläche der Ausnehmung (34) abstützende nachgiebige Mittel nach außen drückbar ist.
- 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5 bei einem eine Drehbewegung bewirkenden hydraulischen Motor, dadurch gekennzeichnet, daß in einem mit Zu- und Abflußöffnungen (30, 32) versehenen Gehäuse (12) eine mit an ihren Enden angebrachten, veränderbare Kammern (20, 21) begrenzenden Kolben (18, 19) versehene Kolbenstange (17) verschieblich angeordnet ist, die in Ausbildung als Zahnstange mit einem mit einer Achse (16) fest verbundenen Zahnrad in Eingriff steht, und daß wenigstens einer der Kolben mit der Ausnehmung (34) und dem in diese bewegbar eingesetzten Dämpfungsglied (40) versehen ist, dessen während des Hubes die Durchflußöffnung innen überstreichende Aussenflache (42) Unterbrechungen (44) aufweist, über welche die aus der benachbarten Kammer abfließende Flüssigkeit gegen Ende des Hubes des Kolbens verlangsamt wird.209817/087G
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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