DE3324165A1

DE3324165A1 - Beidseitig wirksamer hydraulischer stossdaempfer

Info

Publication number: DE3324165A1
Application number: DE3324165A
Authority: DE
Inventors: Rudi 4018 Langenfeld Kirst
Original assignee: ACE Stossdampfer GmbH
Current assignee: ACE Stossdampfer GmbH
Priority date: 1983-07-05
Filing date: 1983-07-05
Publication date: 1985-01-17
Also published as: US4591031A; DE3324165C2

Description

Patentanwalt Dip|.-|ng. R. Beyer Gneisenaustraße 1 D-4030 Ratingen 6

Beidseitig wirksamer hydiratuiliscltoei· StoBdässpfer

Gattung

, Die Erfindung betrifft einen beidseitig wirksamen hydraulischen : Stoßdämpfer mit einem in einem Gehäuse angeordneten, ganz ; oder teilweise mit Hydrauliköl gefüllten Druckrohr und mit i j mehreren fest eingestellten oder einstellbaren Drosselöffnungen, j die über die Länge des Druckrohres verteilt angeordnet und ϊ einerseits an einen Druckraum des Druckrohres und andererseits : an Hohlräumen des Gehäuses angeschlossen sind, mit endseitigen ί Kolbenstangendichtungen.

; Stand der Technik

' Stoßdämpfer werden auf vielen technischen Gebieten eingesetzt,

. Wohl die meisten Stoßdämpfer werden für Fahrzeuge verwendet, j wobei sowohl ein- als auch beidseitig wirksame Stoßdämpfer \ zum Einsatz kommen. Diese Stoßdämpfer haben die Aufgabe, j im Fahrbetrieb das Fahrzeug möglichst schwingungsfrei zu ■ halten.

Darüberhinaus sind Stoßdämpfer an Maschinen und Anlagen vorbekannt, die die Aufgabe haben, bewegliche Massen über einen ; vorgegebenen Weg möglichst erschütterungsfrei abzubremsen.

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jHierzu gehören Handlinggeräte, Industrieroboter und dergleichen.

jDa hier sehr große Aufnahmeleistungen auf kleinstem Raum

'untergebracht Werden müssen, sind diese Stoßdämpfer in einen Hochdruckbereich vor dem Kolben und einen Niederdruckbereich !außerhalb des Druckrohres unterteilt. Die gesamte Kolbenfläche kann hierbei u/irksam eingesetzt vi/erden, wobei die Dichtungen ileichtgängig und druckentlastet sind. Allerdings sind diese !stoßdämpfer nicht dazu geeignet, in beiden Richtungen wirksam izu u/erden, so daß, um bewegliche Massen in beiden Richtungen iabzubremsen, praktisch der doppelte Bauaufwand betrieben

!U/erden muß, der oftmals in Zuführeinrichtungen wie Handlings- !geräten und Industrierobotern nicht zur Verfugung steht. /

Aufgabe

■Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen beidseitig !wirksamen hydraulischen Stoßdämpfer gemäß der vorausgesetzten Gattung dadurch zu verbessern, daß höchste Drücke möglich • sind,' wobei trotzdem die Dichtungen der Kolbenstange völlig ,oder praktisch vollständig vom Hydraulikdruck entlastet sind. ,'Darüber hinaus soll die volle Kolbenfläche als Druckfläche !wirksam sein. ■

Lösung

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

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- £r -- ST-

Eiimige Vorteile

Durch die Erfindung wird ein besonders für Zuführeinrichtungen geeigneter, beidseitig wirksamer hydraulischer Stoßdämpfer vorgeschlagen, der nicht nur die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe vollständig löst, sondern darüber hinaus den Vorteil

^! bietet, sehr kompakt zu bauen. Bei dem erfindungsgemäßen hydraulischen Stoßdämpfer arbeiten zwei Kolben koaxial zueinander j in einem Gehäuse mit. dem gleichen Druckrohr. Die beim Abbremsj Vorgang an sich auftretenden hohen Überdrücke im Druckrohr von z. B. etwa 400 bis 1.200. bar können sich nicht schädlich auf die Kolbenstangendichtungen auswirken, da diese praktisch

j von den im Druckraum bzw. im Gehäuse herrschenden hohen Druck-

mitteldruck entlastet sind. Dadurch treten auch keine thermischen Probleme an den Kolbenstangendichtungen auf, so daß diese

• lange ihre Funktion beibehalten.

I ι

Heitere Ausföhrungsformen

Bei Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ergibt sich ein hydraulischer Stoßdämpfer, der besonders wenige Einzelteile aufweist, da hierbei Druckrohr und Kolben einstückig, z. B. materialmäßig einstückig, verbunden sein"können.

Bei der Ausführungsform gemäß Patentanspruch 3 weisen die

j Kolbenstangen jeweils vor dem Kolben Verdickungen auf, deren ! wirksame Fläche vom Innendruck beaufschlagt wird und damit sich gegen den Innendruck abstützen können.

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- y-

In Patentanspruch 4 ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform beschrieben, bei u/elcher endseitig, z. B. zwischen Druckrohr und Gehäuse je mindestens ein Ausgleichs- oder Aufnahmeelement zum Aufnehmen des verdrängten Hydrauliköls angeordnet ist.

GemäG Patentanspruch 5 kann es sich bei einem derartigen Ausgleichs- oder Aufnahmeelement■um einen geschlossenporigen Schwamm aus einem geeigneten Werkstoff, insbesondere einem gegen die Medien, mit dem er in Berührung kommt, beständigen Kunststoff handeln, der das erforderliche Maß an Flexibilität und Elastizität aufweist und auch ein ausreichendes Maß an Rückstellvermögen und Formstabilität besitzt.

Gemäß Patentanspruch 6 ist es aber auch möglich, statt eines derartigen Schwammes endseitig an den Raum oder an die Räume, in den bzw. in die das von dem jeweiligen Kolben verdrängte Hydrauliköl gelangt, anschließbaren Speicher, z. B. einen Blasenspeicher, vorzusehen.

In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch an zwei Ausführungsbeispielen veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen beidseitig wirkenden

hydraulischen Stoßdämpfer;

Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform (ohne Gehäuse), und

i Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III - III der.Fig. 1 oder der Fig. 2, mit Gehäuse.

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Mit dem Bezugszeichen 1 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ein Gehäuse bezeichnet, das - wie Fig. 3 veranschaulicht auch bei der Fig. 2 wie bei Fig. 1 ausgebildet, d. h. im wesentlichen patronenförmig langgestreckt und an seiner äußeren Mantelfläche zylindrisch ausgebildet sein kann. Das Gehäuse ist im übrigen rohrförmig gestaltet und v/eist an seihen Endbereichen je einen sich nach innen erstreckenden Kreisringvorsprung 2 bzw. 3 auf, der eine axiale Erstreckung hat, wobei die dem Innern des Gehäuses 1 zugekehrten Wandungen dieser Kreisringvorsprünge 2 und 3 ebenfalls zylindrisch ausgebildet sind, also parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 verlaufen-. In diesem Bereich des Gehäuses 1 ist jeweils ein Ausgleichs- > oder Aufnahmeelement 4 bzw. 5 angeordnet, das satt an der inneren Zylindermantelfläche des betreffenden Kreisringvorsprunges 2 bzw. 3 anliegt und die gleiche axiale Länge wie dieser Kreisringvorsprung 2 bzw. 3 aufweist. Bei den dargestellten Ausführungsformen bestehen diese Ausgleichs- oder Aufnahmeelemente 4 und 5 aus einem elastischen Kunststoff und sind jeweils als geschlossenporiger Schwamm ausgebildet.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils die Ausgangslage des Stoßdämpfers, in welcher der Stoßdämpfer noch nicht belastet worden ist.

j Zwischen den beiden Ausgleichs- oder Aufnahmeelementen 4 ^; und 5 erstreckt sich ein Druckrohr 6, das bei den dargestellten j Ausführungsformen gleichmäßig über seinen Umfang verteilt J drei Abflachungen 7, 8 und 9 aufweist, deren Wandungen parallel zur Längsachse des Gehäuses 1 verlaufen, während die verbliebenen Wandungsteile zwischen diesen Abflachungen 7, 8 und 9 Reste einer gemeinsamen Zylindermantelfläche darstellen,

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also won einem gemeinsamen Kreis umhüllt werden.

Des weiteren ergibt sich aus Fig. 1, daß im Bereich der Aus- '.

gleichs- oder Aufnahmeelemente 4 und 5 je eine Verbindungsnut 10 bzw. 11 vorgesehen ist, die jeweils die im Endbereich des Druckrohres 6 befindlichen, durch die Abflachung 7, 8 und 9 gebildeten Hohlräume 12, 13 und 14 druckmittelleitend j miteinander verbinden. Die Abflachungen 7, 8 und 9 erstrecken sich über die gesamte axiale Länge des Druckrohres 6.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist das Druckrohr 6 durch die durch die Kreisringvorsprünge 2 und 3 gebildeten Ringschultern axial arretiert. Hierzu kann das eine Ende des Gehäuses 1 z. B. abschraubbar ausgebildet sein, um die Innenteile montieren zu können.

Das Druckrohr 6 ueist zumindest einseitig mehrere mit ihren Längsachsen parallel zueinander verlaufende und in axialer Richtung des Druckrohres 6 mit Abstand zueinander angeordnete Drosselöffnungen auf, von denen in den Figuren lediglich eine Drosselöffnunq mit dem Bezugszeichen 15 bezeichnet ist. Diese Drosselöffnungen 15 verbinden einen im Innern des Druckrohres 6 vorgesehenen zylindrischen Druckraum 16 mit einem der Hohlräume,'ζ. B. mit dem Hohlraum 12, und über die Verbindungsnut 10 bzw. 11 auch mit den anderen Hohlräumen 13 und 14. Der Durchmesser der Drosselöffnungen 15 ist so gering bemessen, daß beim Durchströmen des Hydrauliköls durch diese Drosselöffnungen der gewünschte Drosseleffekt auftritt. Es können auch mehr als eine Reihe solcher Drosselöffnungen vorgesehen sein. Beispielsweise ist es möglich, mehr als einen Hohlraum 12 an den Druckraum 13 durch derartige Drosselöffnungen 15 unmittelbar anzuschließen.

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ORIGINAL INSPECTED

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- Jrfl -

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist koaxial zum Druckrohr 6 eine Druckfeder 17 unter Vorspannung zwischen zwei Kolben 18 und 19 angeordnet, die also die Tendenz hat, die Kolben 18 und 19 auseinanderzudrücken und in die aus Fig. 1 ersichtliche Ausgangsstellung zu bewegen, in der die Kolben 18 und 19 mit Verdickungen 20 bzw. 21 ihrer Kolbenstangen 22 bzw.

gegen eine Gehäusefläche 24 bzw. 25 anliegen. In dieser Lage ist zwischen jedem der Kolben 18 bzw. 19 noch ein axialer Spalt 26 bzw. 27 vorhanden. Auch zwischen den Verdickungen 20 und 21 und den Ausgleichs- oder Aufnahmeelementen 4 bzw. ist in dieser Ausgangsstellung ein radialer Spalt 28 bzw.

Die Verdickungen 20 bzw. 21 sind im Bereich der Kolben 18 bzw. 19 mit mindestens einem radialen Anschlußkanal 30 bzw. 31 versehen, die jeweils an den radialen Spalt 28 bzw. 29 flüssigkeitsleitend angeschlossen sind. Mit jedem der radialen Anschlußkanäle 30 bzw. 31 steht ein Verbindungskanal 32 bzw. 33 in flüssigkeitsleitender Verbindung. Jeder der Verbindungskanäle 32 und 33 mündet in einen Ventilsitz für ein Rückschlagventil aus, dessen Absperrkörper mit den Bezugszeichen 34

bzw. 35 bezeichnet ist. Die Absperrkörper 34 und 35 öffnen

in Richtung auf den Druckraum 16· und sind im übrigen durch im einzelnen nicht dargestellte Federelemente im Schließsinne ständig belastet. Man erkennt aus den Figuren 1 und 2, daß die Absperrkörper 34 und 35 in besonderen Ventilkammern 7>6 bzw. 37 angeordnet sind.

Mit den Bezugszeichen 38 bzw. 39 sind Kalbenstangendichtungen bezeichnet (Fig. 1).

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Die Ausführungsform nach Fig. 2 unterscheidet sich von der j

gemäß Fig. 1 dadurch, daß bei dieser der Kolben 18 materialmäßig I

einstückig mit dem Druckrohr 6 ausgebildet ist. Ansonsten \

wurden für Teile gleicher Funktion die gleichen Bezugszeichen j

wie bei der .Ausführungsform nach Fig. 1 verwendet. j

Die Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen, beidseitig wirksamen
hydraulischen Stoßdämpfers ist wie folgt: j

Angenommen, es wirke in Fig. 1 gegen die Kolbenstange 23 j in Richtung X ein Impuls durch eine sich bewegende, abzu- j

bremsende Masse, |

Dann verdrängt der Kolben 19 das vor ihm im Druckraum 16 ·[ des Druckrohres 6 befindliche Hydrauliköl über die Drosselöffnungen 15 in den Hohlraum 12 und von dort über die Ver- S bindungsnuten 10 und 11 auch zu den anderen Hohlräumen 13 i und 14. Gleichzeitig strömt von hier aus das Hydrauliköl j zu den Ausgleichs- oder Aufnahmeelementen 4 bzw. 5 und preßt ! diese elastisch zusammen, wodurch diese das verdrängte \ Hydrauliköl volumenmäßig kompensieren. Da die Stirnfläche . ] des Druckrohres 6 nicht dicht an den Ausgleichs- oder Auf- " nahmeelementen 4 und 5 anliegt, strömt auch verdrängtes j Hydrauliköl jeweils hinter die Kolben 18 bzw. 19. I

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Im u/eiteren Verlaufe der Bewegung in Richtung X überstreicht der Kolben 19 nacheinander Drosselöffnungen 15, so daß sich die Anzahl der Verbindungswege aus dem Druckraum 16 zu den Hohlräumen 12, 13 und 14 und zu den Ausgleichs- oder Aufnahmeelementen 4 und 5 zunehmend verringert.

Durch das Verdrängen des Hydrauliköls durch die Drosselöffnungen i; 15 erwärmt sich dieses, wodurch die Energieumsetzung erfolgt. Im weiteren Verlaufe wird die sich bewegende Masse allmählich \ bis zum Stillstand abgebremst.

Soll der Kolben 19 in seine Ausgangslage zurückbewegt werden, so ist dies problemlos möglich, da sich bei einer Bewegung in Richtung Y der Absperrkörper 35 öffnet und die hinter \ dem Kolben 19 anstehende Hydraulikölmenge relativ widerstandsarm in den Druckraum 16 einströmen läßt. Dabei dehnen sich auch die Ausgleichs- oder Aufnahmeelemente 4 und 5 wieder bis j auf ihre Ausgangsgröße gemäß Fig. 1 aus. \

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Bewegungsablauf j prinzipiell der gleiche wie er zuvor im Zusammenhang mit J

der Ausführungsform nach Fig. 1 beschrieben wurde, da sich j auch bei der Ausführungsform nach Fig. 2 der Kolben 18 mit j dem Druckrohr 6 relativ zu dem Kolben 19 bewegen läßt. Auch die Anordnung der übrigen Teile, insbesondere des Gohäuses 1 und der Ausgleichs- oder Aufnahmeelemente 4 und 5 ist der gleiche wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Die in der Zusammenfassung, in der Beschreibung und in don Patentansprüchen beschriebenen sowie in der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich

sein. . -3

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ezuiigszeichenliste

1 Gehäuse

2 Kreisringvorsprung

3 "

I 4 Ausgleichs- oder Aufnahmeelement 5 »

; 6 Druckrohr

' 7 Abflachung , 8

i ⁹ "

10 Verbindungsnut

1 11 "

12 Hohlraum : 13 "

15 Drosselöffnung

, 16 Druckraum

17 . Druckfeder

■ 18 Kolben

19 "

ι 20 Verdickung

21 "

22 Kolbenstange

23 "

, 24 Gehäusefläche !25 "

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26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 X

axialer Spalt Il

radialer Spalt It

radialer AnschluQkanal Il

Verbindungskanal Il

Absperrkörper Il

Ventilkammer Il

Dichtung Il

Bewegungsrichtung Il

3324T65

Patentanwalt Dipl.-ing. R. Bayer Gnslsenaustraßa 1 D-4030 Ratlngsn 6

DE-OS	29	37	242
DE-OS	29	32	553
DE-OS	29	25	948
DE-OS	29-	18	644
DE-PS	23	22	816
DE-PS	21	05	422
DE-PS	1	256	485
DE-GM	79	24	834
US-PS	4	076	225
US-PS	3	478	846
US-PS	3	510	117
US-PS	3	163	168
GB-PS	1	100	089

Claims

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Patentanspruc

I.). Beidseitig wirksamer hydraulischer Stoßdämpfer mit einem in einem Gehäuse angeordneten, ganz oder teilweise mit Hydrauliköl gefüllten Druckrohr und mit mehreren fest eingestellten oder einstellbaren Drosselöffnungen, die über die Länge des Druckrohres verteilt angeordnet und einerseits an einen Druckraum des Druckrohres und andererseits an Hohlräumen des Gehäuses angeschlossen sind, mit endseitigen Kolbenstangendichtungen, «dadurch gekennzeichnet, daß dem gemeinsamen Druckraum (16) des Druckrohres (6) je ein Kolben (18 bzw. 19) zugeordnet ist und die Kolbenstangendichtungen (38 bzw. 39) vollständig oder nahezu vollständig vom Druckmitteldruck entlastet sind.

Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gelkennzeichnet, daß einer der Kolben (z. B. 20) einstückig mit dem _ Druckrohr (6) verbunden und gemeinsam mit diesem um ein begrenztes Maß axial relativ zu dem anderen Kolben (19) beweglich ist.

Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstangen (22 bzw. 23) jeweils vor dem Kolben (18 bzw. 19) Verdickungen (20 bzw. 21) aufweisen, welche als Abstützung gegen den Innendruck im Druck-rohr (*6) dienen.

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4. Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dia durch gekennzeichnet, daß im Bereich der Verdickungen (20, 21) je mindestens ein Ausgleichs- oder ein Aufnahmeelement (4 bzw. 5) zur Kompensierung mindestens eines beim Abbremsvorgang verdrängten Volumenteils des Hydrauliköls angeordnet ist.

5. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Ausgleichs- oder Aufnahmeelement (4 bzw. 5) als geschlossenporicjer, elastischer Schwamm ausgebildet ist.

6. Stoßdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß jedes Ausgleichs- oder Aufnahmeelement (4 bzw. 5) als Speicher, insbesondere als Blasenspeicher, zur Aufnahme mindestens eines Teils des beim Abbremsvorgang verdrängten Hydrauliköls ausgebildet ist.