DE10214864A1 - Hydraulischer Zylinder mit Endlagendämpfung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder mit Endlagendämpfung. Radial zwischen einem Zylindergehäuse (1) und einem Kolben (2) ist ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter, axial abgeschlossener Ringspalt (3) angeordnet, der einen abhängig von der Ausfahrstellung des Kolbens (2) verschließbaren Primärabfluss und einen demgegenüber stärker drosselnden Sekundärabfluss aufweist. Ein Kolbenring (6) ist in einer Radialnut (4b) eines Kolbenbodens (4) angeordnet. Um die Herstellung des Zylinders zu vereinfachen, ist erfindungsgemäß in den bevorzugt aus Kunststoff oder aus einem gummielastischen Material bestehenden Kolbenring (6) mindestens ein als Sekundärabfluss wirksamer Kanal (Bohrung 10a; Nut 10b) eingearbeitet.

Description

• Die Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder mit Endlagendämpfung, wobei radial zwischen einem Zylindergehäuse und einem Kolben ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter, axial abgeschlossener Ringspalt angeordnet ist, der einen abhängig von der Ausfahrstellung des Kolbens verschließbaren Primärabfluss und einen demgegenüber stärker drosselnden Sekundärabfluss aufweist, und wobei ein Kolbenring in einer Radialnut eines Kolbenbodens angeordnet ist.
• Ein gattungsgemäßer hydraulischer Zylinder ist aus der EP 0 622 331 A1 bekannt. Der Primärabfluss wird dabei von einer Radialbohrung in der Kolbenwand des hohlzylindrischen Kolbens gebildet, durch die der Ringspalt zunächst mit Hydraulikflüssigkeit befüllt wird. Beim Ausfahren des Kolbens wird das Volumen des Ringspaltes kleiner und Hydrauliukflüssigkeit fließt durch die Rdialbohrung ab. Kurz vor Erreichen der maximal möglichen Ausfahrstellung des Kolbens wird die Radialbohrung verschlossen und die im Ringspalt eingeschlossene Hydraulikflüssigkeit kann durch einen Sekundärabfluss entweichen. Dieser besteht aus einem System von Bohrungen und Düsen im Kolbenboden, die eine drosselnde Wirkung entfalten und dadurch den Kolben definiert abbremsen, bevor er vollständig ausgefahren ist. Ein hartes Anschlagen des Kolbenbodens am Zylinderkopf wird dadurch verhindert.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen hydraulischen Zylinder der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, dessen Herstellung vereinfacht ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in den Kolbenring mindestens ein als Sekundärabfluss wirksamer Kanal eingearbeitet ist.
• Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, die Funktion des als Endlagendämpfung dienenden Sekundärabflusses in den Kolbenring zu integrieren. Dabei kann Hydraulikflüssigkeit durch den bzw. die in den Kolbenring eingearbeite(n) Kanal/Kanäle aus dem Ringspalt gedrosselt abfließen und somit der gewünschte Effekt einer Abbremsung des Kolbens kurz vor Erreichen des oberen Totpunktes erzielt werden. Bei dem erfindungsgemäßem hydraulischen Zylinder wird eine aufwendige Bearbeitung des Kolbenbodens und der Einbau von Drosseleinrichtungen in den Kolbenboden vermieden. Der Fertigungsaufwand bezüglich des Kolbenbodens ist auf das Einbringen der Radialnut für den Kolbenring beschränkt, wobei dies ein ohnehin erforderlicher Vorgang ist, sofern ein Kolbenring zum Einsatz kommen soll.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht der Kolbenring aus Kunststoff oder einem gummielelastischem Material. Der oder die als Sekundärabfluss wirksame Kanal/Kanäle kann/können daher auf einfachste Weise eingebracht werden, beispielsweise bereits bei der Herstellung des Kolbenrings durch Spritzgießen. Die genannte Werkstoffe verfügen darüber hinaus über weitere Vorteile, wie z. B. günstige Gleit- und Dichteigenschaften
• Sofern radial zwischen dem Kolbenring und der Radialnut eine Kammer gebildet ist, die an den Ringspalt angeschlossen ist, wird diese Kammer mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt, die dort gewissermaßen "eingesperrt" ist und den Kolbenring radial nach außen presst, also gegen das Zylindergehäuse. Dadurch wird ein optimal dichtendes Anliegen des Kolbenringes gegen das Zylindergehäuse erzielt.
• Um die in der Kammer und im Ringspalt befindliche, unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit durch den Sekundärabfluss entweichen zu lassen, gibt es mehrere Möglichkeiten. So kann gemäß einer Variante der Erfindung mindestens ein als Nut ausgebildeter Kanal an der Außenseite des Kolbenrings angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich zur Nut kann mindestens ein als Bohrung ausgebildeter Kanal in der Wand des Kolbenrings vorgesehen sein.
• Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Kammer ein Stützring angeordnet ist. Mit Hilfe des Stützrings, der den Kolbenring in Richtung zum Zylindergehäuse drückt, können Toleranzen und/oder Verschleiss ausgeglichen werden.
• Durch an der Außenseite des Kolbenring angeordnete Dichtlippen können nicht nur definierte Abdicht- und Gleiteigenschaften erzielt werden, sondern es lässt sich auch das Anpressverhalten des Kolbenrings beeinflussen.
• Zu dem genannten Zweck ist es auch möglich, örtlich die Materialstärke bzw. die Abmessungen des Kolbenrings zu variieren und/oder Versteifungsrippen vorzusehen. Denkbar ist auch die Verwendung verschiedener Werkstoffe, die Einfluss auf die Elastizität des Kolbenrings haben.
• Um die Führungseigenschaften des Kolbenbodens im Zylindergehäuse zu verbessern, kann gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung die dem Ringspalt axial benachbarte Begrenzung der Radialnut als Führungsring ausgebildet sein.
• Es erweist sich als günstig, wenn der Kolbenring - im Querschnitt gesehen - ein C- Profil aufweist. Dadurch lässt sich auf besonders einfache Weise eine Kammer zwischen der Radialnut und dem Kolbenring bilden. Gleichwohl können auch andere Profile Verwendung finden, z. B. ein L-Profil oder ein T-Profil.
• Besonders vorteilhaft ist die Verwendung des erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinders in einem Flurförderzeug. Hier ist z. B. an Lenk- Hub- und Neigezylinder zu denken. Endlagendämpfungen schonen hierbei die zu transportierende Last und verbessern die Arbeitsbedingungen der Bedienperson.
• Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand des in den schematischen Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Dabei zeigt
• Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinder und
• Fig. 2 einen Schnitt durch einen Kolbenring.
• Der erfindungsgemäße hydraulische Zylinder weist ein Zylindergehäuse 1 auf, aus dem ein hohlzylindrischer Kolben 2 ausfahrbar ist. Radial zwischen dem Zylindergehäuse 1 und dem Kolben 2 ist ein Ringspalt 3 gebildet. Der Ringspalt 3 ist nach in der Figur oben durch einen Zylinderkopf 1a abgeschlossen und nach unten durch einen Kolbenboden 4, der beispielsweise in den Kolben eingeschraubt oder anderweitig befestigt ist und radial gegen das Zylindergehäuse 1 anliegt.
• Es ist auch möglich, den Kolben 2 und den Kolbenboden 4 miteinander einstückig auszubilden. Der Kolbenboden weist eine zentrische Bohrung 4a auf, die an das hohle Innere des Kolbens 2 anschließt.
• Der Ringspalt 3 ist über eine Bohrung 5 mit dem hohlen Inneren des Kolbens 2 verbunden. Dadurch kann sich der Ringspalt 3 mit Hydraulikflüssigkeit füllen. Beim Ausfahren des Kolbens 2 verringert sich das Volumen des Ringspaltes 3. Die Bohrung 5 dient dabei als Primärabfluss. Der auch als "Schaltbohrung" 5 bezeichnete Primärabfluss wird bei Erreichen einer bestimmten Ausfahrstellung des Kolbens 2 durch den Zylinderkopf 1a verschlossen, so dass Hydraulikflüssigkeit in dem innerhalb des Zylindergehäuses 1 verbleibenden Teil des Ringspaltes 3 auf eine andere Art und Weise abfließen muss.
• Zu diesem Zweck ist ein Sekundärabfluss vorgesehen, der erfindungsgemäß in einen Kolbenring 6 integriert ist. Der beispielsweise aus Kunststoff bestehende Kolbenring 6 ist in einer Radialnut 4b des Kolbenbodens 4 angeordnet und weist im vorliegenden Ausführungbeispiel ein C-Profil auf. Die zu dem Ringspalt 3 axial benachbarte Begrenzung der Radialnut 4b wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel von einem Führungsring 7 gebildet.
• Radial zwischen dem Boden der Ringnut 4b und dem Kolbenring 6 befindet sich eine Kammer 8, die über eine Einlassbohrung 9 im Kolben 2 an den Ringspalt 3 angeschlossen ist. Bei verschlossener Schaltbohrung 5 und weiter ausfahrendem Kolben 2 wird die Hydraulikflüssigkeit durch die Einlassbohrung 9 in die Kammer 8 gedrückt und presst dort den Kolbenring 6 an das Zylindergehäuse 1, wodurch dessen Dichtwirkung verstärkt wird.
• Wie sich aus Fig. 2 ergibt, sind Kanäle in den Kolbenring 6 eingearbeitet. Diese können als Bohrungen 10a (linke Seite der Figur) in der Wand des Kolbenrings 6 oder als an der Außenseite des Kolbenrings 6 angeordnete Nuten 10b (rechte Seite der Figur) ausgebildet sein. Prinzipiell ist auch Kombination möglich. Durch die Kanäle kann unter Druck stehende Hydraulikflüssigkeit aus der Kammer 8 gedrosselt abfließen.
• Um einen ausreichend großen Flüssigkeitsdruck in der Kammer 8 entstehen zu lassen, muss genügend Hydraulikflüssigkeit durch die Einlassbohrung 9 zufließen. Das Ansprechverhalten der Endlagendämpfung des erfindungsgemäßen hydraulischen Zylinders wird durch das Verhältnis zwischen der durch die Einlassbohrung 9 zufließenden Menge an Hydraulikflüssigkeit und der Menge der gedrosselt aus der Kammer 8 durch die Kanäle im Kolbenring 6 abfließenden Flüssigkeitsmenge bestimmt. Das Ansprechverhalten kann demzufolge durch die Lage und Größe der Einlassbohrung 9 zum Kolbenring 6 und durch die Größe, Anzahl, Form und Lage der in den Kolbenring 6 eingearbeiteten Kanäle im gewünschten Sinne beeinflusst werden.
• In der Kammer 8 kann ein in den Figuren nicht dargestellter Stützring eingelegt sein, durch den unabhängig von den Druckverhältnissen in der Kammer 8 der Kolbenring 6 gegen das Zylindergehäuse 1 gepresst wird. Dadurch wird einerseits eine bestimmte Mindestdichtheit erzielt, andererseits können Toleranzen und Verschleiss ausgeglichen werden.

Claims (10)

1. Hydraulischer Zylinder mit Endlagendämpfung, wobei radial zwischen einem Zylindergehäuse und einem Kolben ein mit Hydraulikflüssigkeit gefüllter, axial abgeschlossener Ringspalt angeordnet ist, der einen abhängig von der Ausfahrstellung des Kolbens verschließbaren Primärabfluss und einen demgegenüber stärker drosselnden Sekundärabfluss aufweist, und wobei ein Kolbenring in einer Radialnut eines Kolbenbodens angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in den Kolbenring (6) mindestens ein als Sekundärabfluss wirksamer Kanal (Bohrung 10a; Nut 10b) eingearbeitet ist.

2. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (6) aus Kunststoff oder einem gummielelastischem Material besteht.

3. Hydraulischer Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass radial zwischen dem Kolbenring (6) und der Radialnut (4b) eine Kammer (8) gebildet ist, die an den Ringspalt (3) angeschlossen ist.

4. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein als Nut (10b) ausgebildeter Kanal an der Außenseite des Kolbenrings (6) angeordnet ist.

5. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein als Bohrung (10a) ausgebildeter Kanal in der Wand des Kolbenrings (6) vorgesehen ist.

6. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (8) ein Stützring angeordnet ist.

7. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (6) mit an der Außenseite angeordneten Dichtlippen versehen ist.

8. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Ringspalt (3) axial benachbarte Begrenzung der Radialnut (4b) als Führungsring (7) ausgebildet ist.

9. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenring (6) - im Querschnitt gesehen - ein C-Profil aufweist.

10. Hydraulischer Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch die Verwendung in einem Flurförderzeug.