DE4414485A1 - Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 näher angegebenen Gattung.

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 Dämpfungsbuchse muß genau auf die gehäuseseitige Durchtrittsöffnung im Zylinderkopf abgestimmt werden, was zu einer aufwendigen Herstellung führt.

Vorteile der Erfindung

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.

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.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil eines druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinders und

Fig. 2 einen Teilschnitt durch den Arbeitszylinder nach Fig. 1 in einer anderen Arbeitsstellung, in welcher die Dämpfungsbuchse als Rückschlagventil arbeitet.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die Fig. 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.

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.

Bei dem in Fig. 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.

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 Dämpfungsbuchse 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.

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.

Die Wirkungsweise des Arbeitszylinders 10 wird wie folgt erläutert, wobei vor allem auf die Funktion der Dämpfungseinrichtung 38 eingegangen wird.

In Fig. 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 wirkt 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.

Die Fig. 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.

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.

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.

Claims (9)

1. Druckmittelbetätigbarer Arbeitszylinder mit in einem Zylinderraum geführten Kolben, der an einer Kolbenstange befestigt und in dem Zylinderraum zwischen zwei Endstellungen verschiebbar ist und mit einer Dämpfungseinrichtung zum Abbremsen des Kolbens bei seiner Bewegung in eine Endstellung, wobei eine auf der Kolbenstange angeordnete Dämpfungsbuchse in eine Durchtrittsöffnung eintaucht und einen gedrosselten Abfluß von Druckmittel aus einer vom Kolben begrenzten Zylinderkammer zu einem Zylinderanschluß für ein langsames Einlaufen des Kolbens in seine Endstellung bewirkt und mit einem der Dämpfungseinrichtung zugeordneten Rückschlagventil, das eine ungehinderte Druckbeaufschlagung dieser Zylinderkammer vom Zylinderanschluß aus für ein schnelles Auslaufen des Kolbens aus seiner Endstellung ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsbuchse (22) auf der Kolbenstange (15) zwischen zwei kolbenstangenseitigen Anschlägen (23, 24) axial frei beweglich geführt ist und daß ein Ende (29) der Dämpfungsbuchse (22) an dem der Durchtrittsöffnung (19) zugeordneten Anschlag (23) ein Ventil (31) bildet, das die Funktion des Rückschlagventils übernimmt.

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsbuchse (22) hülsenförmig ausgebildet ist und durch eine Stirnseite (29) mit dem kolbenstangenseitigen Anschlag (23) ein Sitzventil (31) bildet und daß an ihrer äußeren Mantelfläche (32) Drosselnuten (30) angeordnet sind.

3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Rückschlagventil (31) gesteuerte, zwischen beiden Stirnseiten (29, 33) der Dämpfungsbuchse (22) verlaufende Druckmittelverbindung (35) in der Dämpfungsbuchse (22) angeordnet ist.

4. Arbeitszylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittel-Verbindung (35) durch spiralförmig verlaufende Rillen (36) in der Innenwand (37) der Dämpfungsbuchse (22) gebildet ist.

5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsbuchse (22) mit relativ großem radialen Spiel auf der Kolbenstange (15) geführt ist.

6. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (15) über eine Ringschulter (25) in einen Führungsabschnitt (26) mit kleinerem Durchmesser übergeht, auf dem die Dämpfungsbuchse (22) geführt ist und daß diese Ringschulter (25) als Ventilsitz und als Anschlag (23) dient.

7. Arbeitszylinder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsabschnitt (26) über eine zweite Ringschulter (27) in einen Stangenabschnitt (28) übergeht, auf dem der Kolben (14) angeordnet ist, der seinerseits den zweiten Anschlag (24) für die Dämpfungsbuchse (22) bildet.

8. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchtrittsöffnung (19) in einem Zylinderkopf (12) angeordnet ist und deren Durchmesser auf den Außendurchmesser der Dämpfungsbuchse (22) abgestimmt ist, insbesondere ein enges Spiel aufweist.

9. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die hülsenförmige Dämpfungsbuchse (22) gleich große Stirnseiten (29, 33) aufweist, und ihre axiale Länge etwa ihrem Außendurchmesser entspricht, insbesondere ein Vielfaches der Wandstärke der Dämpfungsbuchse (22) beträgt.