DE19904111A1 - Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylindereinheit mit einem Zylinder und einem darin bewegbar aufgenommenen und einen Vorsprung aufweisenden Kolben, mit einem Aufnahmeelement, durch das ein im vom Kolben druckbeaufschlagten Bereich befindliches Fluid abführbar ist und in das der Vorsprung des Kolbens im Bereich der Kolbenendlage einführbar ist, sowie mit einer Druckbegrenzungsvorrichtung, mittels derer der Druck im vom Kolben beaufschlagten Bereich begrenzbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder- Einheit. Derartige Dämpfungen werden verwendet, um die auf den Zylinder wirken­ den Massenkräfte zu begrenzen, indem die bewegten Bauteile bzw. der Kolben insbesondere im Bereich seiner Endlage abgebremst wird. Dadurch wird ein Auf­ treffen des Kolbens auf einen Anschlag bzw. auf den Zylinderboden wirksam ver­ hindert.

Bei bekannten Endlagendämpfungen besteht ein Nachteil darin, daß der Druck während des Dämpfungsvorganges in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung bzw. -belastung auf einen sehr hohen Wert steigen kann, was zu Beschädigungen ins­ besondere des Zylinders führen kann.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen, mit der Beschädigungen der Kolben- Zylinder-Einheit während des Dämpfungsvorganges verhindert werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit gelöst, die einen Zylinder und einen darin bewegbar aufgenommenen und einen Vorsprung aufweisenden Kolben sowie ein Aufnahmeelement umfaßt, durch das ein im vom Kolbendruck beaufschlagten Bereich befindliches Fluid abführbar ist und in das der Vorsprung des Kolbens im Bereich der Kolbenendlage einführbar ist. Ferner ist erfindungsgemäß eine Druckbegrenzungsvorrichtung vorgesehen, mittels derer der Druck im vom Kolben druckbeaufschlagten Bereich begrenzbar ist.

Durch die Schaffung einer derartigen Druckbegrenzungsvorrichtung wird das Druckniveau während des Dämpfungsvorganges auf ein für die Bauteile der Kol­ ben-Zylinder-Einheit ertragbares Niveau begrenzt und auf diese Weise eine Schä­ digung der entsprechenden Bauteile wirksam verhindert. Durch das Abfangen von Druckspitzen liegt unabhängig von der Geschwindigkeit bzw. Position und Ausfüh­ rung des Kolbens stets eine definierte Bauteilbelastung vor.

Das Aufnahmeelement hat die Funktion, das Abfließen beispielsweise eines Hy­ drauliköls aus dem Kolbenraum zu bewirken und bei Eindringen des Vorsprungs des Kolbens eine entsprechende Dämpfung durch Drosselung des Abflusses und eine damit einhergehende Druckerhöhung des Mediums zu erzielen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist das Auf­ nahmeelement als ein im Boden des druckbeaufschlagten Bereichs angeordneter Ring ausgeführt. Eine derartige Ausgestaltung der Erfindung hat den Vorteil, daß der Ring bei verminderter Wirksamkeit, beispielsweise durch Abnutzung, ausge­ tauscht werden kann.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des Kolbens an seinem zum Auf­ nahmeelement gerichteten Ende konisch zuläuft. Durch die Schaffung eines koni­ schen Bereiches kann eine gezielte Dämpfung der Kolbenbewegung in Abhängig­ keit von der Kolbenposition vorgegeben werden. Dabei hängt die Dämpfungswir­ kung vom Neigungswinkel des Konus ab.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung im Vorsprung des Kolbens angeordnet ist.

Die Druckbegrenzungsvorrichtung kann ein federbelastetes Sicherheitsventil um­ fassen. Dabei kann ein herkömmliches Sicherheitsventil verwendet werden, das im Falle des Überschreitens des Druckes auf der Druckseite öffnet und somit den Ab­ fluß des unter Druck stehenden Fluids aus dem druckbeaufschlagten Bereich er­ möglicht, bis der Druck auf ein ertragbares Niveau abgesunken ist. Es sind nicht nur federbelastete Ventile, sondern auch beliebige andere Arten von Sicherheits­ ventilen einsetzbar.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung sich im Vorsprung des Kolbens erstreckende Boh­ rungen umfaßt, die mit dem druckbeaufschlagten Bereich sowie mit dem Sicher­ heitsventil in Verbindung stehen. Auf diese Weise wird erreicht, daß im Falle des Ansteigens des Druckes im druckbeaufschlagten Bereich ein Abfluß des Fluids durch die Bohrungen des Vorsprungs des Kolbens und schließlich durch das Si­ cherheitsventil erfolgt. Dabei ist das Sicherheitsventil derart ausgelegt, daß es bei Übersteigen des am Ventil anliegenden Druckes eine Öffnung zum Abströmen des Fluids freigibt.

In weiterer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung auf einen vorgebbaren Maximaldruck einstellbar ist. Diese Einstellung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die Druckbegren­ zungsvorrichtung ein federbelastetes Sicherheitsventil umfaßt, dessen Feder bei­ spielsweise mittels einer Verstellvorrichtung auf unterschiedliche Werte vorge­ spannt werden kann. Durch eine derart bewirkte Veränderung des Federdrucks wird eine entsprechende Verstellung der Druckbegrenzungsvorrichtung erreicht, da der Fluiddruck zur Betätigung der Druckbegrenzungsvorrichtung zumindest den Federdruck aufweisen muß.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Vorsprung des Kolbens sowie das Aufnah­ meelement austauschbar ausgeführt sind. Dadurch wird es zum einen möglich, be­ schädigte oder nicht mehr funktionsfähige Bauteile auszutauschen. Zum anderen besteht die Möglichkeit, durch geeignete Wahl der Ausführung des Vorsprungs und des Aufnahmeelementes das Einsetzen und den zeitlichen Verlauf des Dämp­ fungsvorganges den aktuellen Erfordernissen anzupassen.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist vorgese­ hen, daß der Zylinder der Kolbenzylindereinheit als Lenkzylinder verwendet wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1, 2 Eine erfindungsgemäße Endlagendämpfung einer Kolben-Zylinder- Einheit im Längsschnitt mit unterschiedlich angeordneten Sicher­ heitsventilen.

Fig. 1 und 2 zeigen den Zylinder 10, in dem der Kolben 20 bewegbar aufgenommen ist. Der Kolben 20 weist an seiner gemäß Fig. 1 und 2 oben angeordneten Seite den Vorsprung 22 auf, der in seinem Endbereich konisch zuläuft. In der dargestell­ ten Position ist der Vorsprung 22 in dem als Ring 30 ausgeführten Aufnahmeele­ ment der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit aufgenommen. Der Ring 30 weist gegenüber dem Vorsprung 22 ein geringes Übermaß auf.

Der Ring 30 ist am Boden des druckbeaufschlagten Bereichs 12 angeordnet und bewirkt das Abfließen eines Hydraulikmediums durch die sich im Ring 30 befindli­ che Öffnung 32. Während der Kolbenbewegung in den in Fig. 1 und 2 dargestellten Endbereich wird der Vorsprung 22 in den Ring 30 eingeführt, wodurch sich zwi­ schen Ring 30 und Vorsprung 22 ein Ringspalt ausbildet, durch den das sich im Bereich 12 befindliche Medium abfließt. Aufgrund der konischen Ausführung des Vorsprungs 22 wird bei weiterer gemäß Fig. 1 und 2 nach oben gerichteter Bewe­ gung des Kolbens 20 dieser Ringspalt verkleinert, wodurch sich der Strömungswi­ derstand erhöht und die gewünschte Dämpfungswirkung entsprechend verstärkt wird.

Gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Druckbegrenzungsvor­ richtung 40 ein Sicherheitsventil 42, 42' sowie sich in dem Vorsprung 22 er­ streckende Bohrungen 44 auf. Dadurch wird erreicht, daß wenn der Druck im Bereich 12 über ein vorgebbares Maß steigt, ein Ablaufen des in diesem Bereich 12 befindli­ chen Mediums durch die Bohrung 44 und schließlich durch das Sicherheitsventil 42, 42' erfolgt, wie dies durch die Pfeile in Fig. 1 und 2 angedeutet ist. Das Sicher­ heitsventil 42, 42' wird geöffnet, wenn die durch das Medium verursachte Druck­ kraft die eingestellte Federkraft übersteigt. Sinkt der Druck im druckbeaufschlagten Bereich 12 auf das gewünschte Maß schließt das Sicherheitsventil 42, 42' und der durch die Pfeile angedeutete Abflußvorgang kommt zum Erliegen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 steht das Sicherheitsventil druckseitig mit einer Bohrung 44 in Verbindung, die sich in axialer Richtung im Vorsprung 22 erstreckt. Nach dem Öffnen des Sicherheitsventils 42 erfolgt eine axiale Durch­ strömung des Sicherheitsventils 42. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 zeigt ein Sicherheitsventil 42', dessen druckseitige Öffnung mit einer sich quer im Vor­ sprung 22 erstreckenden Bohrung 44 in Verbindung steht. Das unter Druck stehen­ de Medium wird entsprechend in Querrichtung in das Sicherheitsventil 42' geführt und verläßt dieses durch eine Öffnung, die mit einer sich axial im Vorsprung 22 er­ streckenden Bohrung in Verbindung steht. Außer den in Fig. 1 und 2 dargestellten Anordnungen ist es auch möglich, das Sicherheitsventil 42, 42' in beliebigen ande­ ren Positionen, beispielsweise in einer Schrägeinbauform, vorzusehen.

Die vorliegende Erfindung weist die Vorteile auf, daß die abfangbaren Druckspitzen nur eine minimale Temperaturabhängigkeit aufweisen und daß unabhängig von äußeren Einflüssen stets eine definierte, eine Beschädigung verhindernde Bauteil­ belastung vorliegt. Darüber hinaus liegt nur ein minimaler Toleranzeinfluß vor, so daß die Herstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung verhältnismäßig einfach durchführbar ist.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, daß bei Ausfall des Sicherheitsventils, bei­ spielsweise durch Undichtwerden, keine Beeinträchtigung der Funktion der Kolben- Zylinder-Einheit auftritt. Insbesondere können bei einer derartigen Störung keine sicherheitsgefährdenden Zustände auftreten, lediglich eine Verschlechterung der Dämpfungswirkung ist möglich.

Claims (9)

1. Endlagendämpfung für eine Kolben-Zylinder-Einheit
mit einem Zylinder (10) und einem darin bewegbar aufgenommenen und einen Vorsprung (22) aufweisenden Kolben (20),
mit einem Aufnahmeelement, durch das ein im vom Kolben druckbeaufschlag­ ten Bereich (12) befindliches Fluid abführbar ist und in das der Vorsprung (22) des Kolbens (20) im Bereich der Kolbenendlage einführbar ist
sowie mit einer Druckbegrenzungsvorrichtung (40), mittels derer der Druck im vom Kolben (20) druckbeaufschlagten Bereich (12) begrenzbar ist.

2. Endlagendämpfung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Auf­ nahmeelement als ein im Boden des druckbeaufschlagten Bereichs (12) ange­ ordneter Ring (30) ausgeführt ist.

3. Endlagendämpfung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (22) des Kolbens (20) an seinem zum Aufnahmeelement gerichteten Ende konisch zuläuft.

4. Endlagendämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung (40) im Vorsprung (22) des Kolbens (20) angeordnet ist.

5. Endlagendämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung (40) ein federbelastetes Sicherheitsventil (42, 42') umfaßt.

6. Endlagendämpfung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung (40) sich im Vorsprung (22) des Kolbens (20) er­ streckende Bohrungen (44) umfaßt, die mit dem druckbeaufschlagten Bereich (12) sowie mit dem Sicherheitsventil (42, 42') in Verbindung stehen.

7. Endlagendämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbegrenzungsvorrichtung (40) auf einen vorgeb­ baren Maximaldruck einstellbar ist.

8. Endlagendämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (22) des Kolbens (20) sowie das Aufnah­ meelement austauschbar ausgeführt sind.

9. Endlagendämpfung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (10) der Kolben-Zylinder-Einheit als Lenkzy­ linder verwendet wird.