DE29910104U1

DE29910104U1 - Hydraulische Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE29910104U1
Application number: DE29910104U
Authority: DE
Original assignee: Schunk SE and Co KG
Current assignee: Schunk SE and Co KG
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 1999-06-10
Publication date: 2000-07-27
Anticipated expiration: 2009-06-11

Description

Beschreibung: Schunk GmbH & Co. KG Fabrik für Spann- und Greifwerkzeuge _f Bahnhofstraße 106-134. D-74348 Lauffen Hydraulische Stoßdämpfer

Die vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Stoßdämpfer mit einem Gehäuse, das einen mit Hydraulikmittel gefüllten geschlossenen Druckraum bildet, und einem Kolben mit einer aus dem Gehäuse ragenden Kolbenstange, der im Druckraum verschiebbar geführt ist und diesen axial in zwei Druckkammern unterteilt, wobei zwischen Kolbenmantelfläche und der Druckraumwand Kanäle ausgebildet sind, durch die bei einer in das Gehäuse gerichteten Axialbewegung der Kolbenstange Druckmittel aus der kleiner werdenden ersten Druckkammer gedrosselt in die größer werdende zweite Druckkammer gelangen kann.

Hydraulische Stoßdämpfer dieser Art sind bekannt und werden im Maschinenbaubereich sowie in der Handhabungs- und Automationstechnik eingesetzt, um sich bewegende Massen abzubremsen, wobei es wesentlich darauf ankommt, daß das Abbremsen möglichst gleichförmig erfolgt.

Um die Abbremsung zu bewirken, wird bei den bekannten hydraulischen Stoßdämpfern der Bewegung eines Kolbens, dessen Kolbenstange aus dem Gehäuse des Stoßdämpfers heraus-

ragt und mit der abzubremsenden Masse in Kontakt steht, ein konstanter Widerstand entgegengesetzt, der durch die Federkraft einer Schraubenfeder erzeugt wird. Dem Widerstand dieser Feder überlagert ist die Dämpfungswirkung der im Druckraum des Stoßdämpfers vorgesehenen Hydraulikflüssigkeit, die bei einer in das Gehäuse gerichteten Axialbewegung des Kolbens aus der kleiner werdenden Druckkammer durch in spezieller Weise ausgebildete Drosselkanäle entweichen muß.

Aus der WO 94/17 317 ist ein hydraulischer Stoßdämpfer der eingangs genannten Art bekannt, der einen mit Hydraulikmittel gefüllten, geschlossenen Druckraum aufweist, in dem ein Kolben verschiebbar angeordnet ist, der- den Druckraum axial in zwei Druckkammern unterteilt. Um bei einer in das Gehäuse gerichteten Bewegung des Kolbens ein Ausweichen des Druckmittels aus der kleiner werdenden ersten Druckkammer in die größer werdende zweite Druckkammer zu gestatten, ist in der Kolbenmantelfläche eine wendeiförmige Dämpfungsrille vorgesehen, die mit einer Ölabflußnut in der Druckrauminnenwand einen Strömungskanal bildet, durch welchen das Öl aus der ersten Kammer gedrosselt in die zweite Kammer entweichen kann. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß der Weg, den das Druckmittel in der wendeiförmigen Dämpfungsrille des Kolbens zurücklegen muß, um in die Ölabflußnut zu gelangen, langer wird und damit der Dämpfungsfaktor des Stoßdämpfers zunimmt, je weiter der Kolben in das Gehäuse eingeschoben ist. Hierdurch wird ein gewünschtes progressives Dämpfungsverhalten erreicht.

Der bekannte hydraulische Stoßdämpfer hat sich in der Praxis durchaus bewährt, jedoch kann es aufgrund des langen Weges, den das Druckmittel in der spiralförmigen Dämpfungsrille zurücklegen muß, bei hohen Zyklenzahlen zu Erwärmungen des Druckmittels kommen, was im Extremfall zum Durchschlagen des Stoßdämpfers führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen hydraulischen Stoßdämpfer der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auch bei hohen Zyklenzahlen zu hohe Erwärmungen des Druckmittels nicht auftreten.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens ein Drosselkanal zwischen der Druckraumwand und einer an der Kolbenmantelfläche vorgesehenen Abflachung, die sich ausgehend von der zur ersten Druckkammer weisenden Kolbenkante im wesentlichen geradlinig über einen Teil der Kolbenlänge in Richtung der zweiten Druckkammer erstreckt und mit zunehmendem Abstand von der ersten Druckkammer flacher wird, gebildet wird, und daß der durch die Abflachung gebildete Drosselkanal durch einen in der Druckraumwand vorgesehenen Ringkanal mit einem in die zweite Druckkammer mündenden Abströmkanal verbunden ist.

Erfindungsgemäß ist somit der Dämpfungskanal in der Kolbenmantelfläche nicht wendelförmig ausgebildet, sondern erstreckt sich im wesentlichen geradlinig von der ersten Druckkammer in Richtung der zweiten Druckkammer, so daß

das Druckmittel in dem Dämpfungskanal nur einen vergleichsweise kurzen Weg zurückzulegen braucht, um in den Abströmkanal zu gelangen. Hierdurch können unerwünscht hohe Erwärmungen des Druckmittels zuverlässig verhindert werden. Der gewünschte progressive Dämpfungseffekt wird dabei dadurch erreicht, daß der Strömungsquerschnitt des Drosselkanals in Richtung der zweiten Druckkammer aufgrund der abnehmenden Tiefe der Abflachung zunehmend kleiner wird, so daß der vom Druckmittel zu durchtretende kleinste Strömungsquerschnitt kleiner und damit der dem Druckmittel entgegengesetzte Widerstand größer wird, je weiter der Kolben in das Gehäuse eingeschoben ist. Die Abflachung kann dabei in einfacher und genauer Weise an dem Kolben angeschliffen werden. /

In bevorzugter Weise wird der Strömungsquerschnitt kontinuierlich kleiner. Dies ist aber nicht unbedingt notwendig, der Strömungsquerschnitt kann auch in Stufen kleiner werden und/oder Abschnitte aufweisen, in denen der Strömungsquerschnitt gleichbleibend ist.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der wenigstens eine Abströmkanal ebenfalls in der Kolbenmantelfläche vorgesehen ist. Diese Ausbildung ist fertigungstechnisch von Vorteil, da es einfacher ist, die Abströmnuten an der Außenfläche des Kolbens vorzusehen, als sie in die Innenfläche des Gehäuses einzuarbeiten.

Es kann zweckmäßig sein, jeweils mehrere Drosselkanäle und/oder Abströmkanäle vorzusehen, um die gewünschten

Dämpfungseffekte zu erhalten, wobei die Drosselkanäle und Abströmkanäle dann bevorzugterweise gleichmäßig über den Umfang des Kolbens verteilt angeordnet sind. In Ausbildung der Erfindung sind beispielsweise jeweils zwei Drosselkanäle und zwei Abströmkanäle vorgesehen, die im Wechsel um jeweils 90° versetzt an der Kolbenmantelfläche ausgebildet sind.

Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Unteransprüche sowie die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung verwiesen. In der Zeichnung zeigt:

Figur 1

im Längsschnitt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen hydraulischen Stoßdämpfers
mit voll ausgefahrener Kolbenstange,

Figur 2

im Längsschnitt den hydraulischen Stoßdämpfer
aus Figur 1 mit voll eingefahrener Kolbenstange,

Figur 3

den hydraulischen Stoßdämpfer aus Figur 1
in teilweise geschnittener perspektivischer
Ansicht und

Figur 4

den Kolben des hydraulischen Stoßdämpfers
aus den Figuren 1 bis 3 in perspektivischer
Ansicht.

• ·

In den Figuren 1 bis 3 ist eine Ausführungsform eines hydraulischen Stoßdämpfers gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Zu dem Stoßdämpfer 1 gehören ein Gehäuse 2, das einen mit Öl gefüllten, geschlossenen Druckraum 3 bildet, und ein Kolben 4, der im Druckraum 3 verschiebbar angeordnet ist und diesen axial in zwei Druckkammern 3a, 3b - eine zwischen Kolben 4 und Gehäuseboden 2a gebildete erste Druckkammer 3a und eine auf der anderen Kolbenseite gelegene zweite Druckkammer 3b - unterteilt. Der als Hohlkörper ausgebildete Kolben 4 ist an einer Kolbenstange 5 angebracht, die am Gehäuseboden 2a durch eine Schraubenfeder 6 abgestützt ist und mit ihrem kolbenfernen Ende aus dem Gehäuse 2 ragt. Im einzelnen ist auf' das kolbenseitige Ende der Kolbenstange 5 eine Preßbuchse 7 aufgebracht, an der sich die Schraubenfeder 6 abstützt und auf die der Kolben 4 axial verstellbar aufgeschoben ist.

Im Kolben 4 sind Öldurchflußbohrungen 8 vorgesehen, denen eine an der Kolbenstange 5 gehaltene Ventilscheibe 9 zugeordnet ist, gegen welche der Kolben 4 unter Verschließung der Öldurchflußbohrungen 8 durch Axialverstellung gegenüber der Preßbuchse 7 gedrückt werden kann.

An der Kolbenmantelfläche sind, wie insbesondere in den Figuren 3 und 4 erkennbar ist, zwei sich diametral gegenüberliegende Abflachungen 10 angeschliffen, die an der zur ersten Druckkammer 3a weisenden Stirnkante beginnen und sich in Kolbenlängsrichtung über nahezu die gesamte

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Kolbenlänge erstrecken, wobei sie mit zunehmendem Abstand von der ersten Druckkammer 3a kontinuierlich flacher werden. Die Abflachungen 10 bilden zusammen mit der Druckrauminnenwandung Drosselkanäle, deren Strömungsquerschnitt mit zunehmendem Abstand von der ersten Druckkammer abnimmt. Um 90° zu den Abflachungen 10 versetzt sind des weiteren in der Kolbenmantelfläche zwei sich diametral gegenüberliegende Abströmkanäle 11 vorgesehen, die sich von der zur zweiten Druckkammer 3b weisenden Kolbenkante parallel zur Kolbenlängsachse in Richtung der ersten Druckkammer 3a über einen Teil der Kolbenlänge erstrecken. Die Drosselkanäle und die Abströmkanäle 11 sind durch einen in der Gehäuseinnenwand vorgesehenen Ringkanal 12 miteinander verbunden.

Die Kolbenstange 5 ist in einem Gehäusedeckel 2b, der das Gehäuse 2 an der dem Gehäuseboden 2a gegenüberliegenden Seite verschließt, verschiebbar geführt und durchgreift eine im Gehäuse 2 gehaltene Scheibe 13, welche die zweite Druckkammer 3b an ihrer kolbenfernen Seite begrenzt. In der Scheibe 13 sind Durchgangsbohrungen vorgesehen, durch welche eine Fluidverbindung zwischen der zweiten Druckkammer 3b und einer dritten Druckkammer 3c hergestellt wird, die im Anschluß an die zweite Druckkammer 3b zwischen der Scheibe 13 und einer Dichtungsbuchse 14 gebildet wird, welche den Ringraum zwischen dem Gehäuse 2 und der Kolbenstange 5 abdichtet. Die Dichtungsbuchse 14 ist axial verschiebbar im Gehäuse 2 gehaltert und gegenüber dem Gehäusedeckel 2b durch eine Schraubenfeder 15 abgestützt.

Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen hydraulischen Stoßdämpfers ist wie folgt:

Die Figur 1 zeigt den Stoßdämpfer 1 in siner Ausgangslage, in der die Kolbenstange 5 aus dem Gehäuse 2 ausgefahren ist. Diese Ausgangslage stellt sich ein, wenn die Kräfte, wenn die Scheibe 13 an einem Sprengring in Anlage kommt.

Wird in dieser Ausgangslage die Kolbenstange 5 in Richtung des Pfeils A in das Gehäuse 2 hineingedrückt, wird das in der ersten Druckkammer 3a enthaltene Öl in die zu der Druckkammer 3a offenen Drosselkanäle 10 gepreßt,/ von wo es über den Ringkanal 12 in die Abströmkanäle 11 gelangt, durch die es dann fast drucklos am Kolben 4 vorbei in die zweite Druckkammer 3b gelangen kann. Der Strömungswiderstand, der dem Öl in den durch die Abflachungen 10 gebildeten Drosselkanälen entgegengesetzt wird, und der Widerstand, welcher der Kolbenbewegung durch die in der ersten Druckkammer 3a angeordnete Schraubenfeder 6 entgegengesetzt wird, bilden den Gesamtwiderstand der Anordnung, welcher die Dämpfung bestimmt. Dabei ist der Strömungswiderstand, den die Drosselkanäle dem Öl entgegensetzen, am Anfang der Bewegung relativ gering, weil dann die zwischen der ersten Druckkammer 3a und dem Ringkanal 12 liegenden Kanalabschnitte noch einen verhältnismäßig großen Strömungsquerschnitt haben. Je weiter der Kolben 4 in das Gehäuse 2 hineingedrückt wird, desto

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kleiner werden jedoch diese Strömungsquerschnitte, und damit erhöht sich der Widerstand.

Durch das Hineindrücken der Kolbenstange 5 verringert sich der im Gehäuse 2 zur Verfügung stehende Raum, wodurch das in den Druckräumen 3a und 3b enthaltene Öl unter Druck gesetzt wird, so daß dieses durch die Bohrungen in der Scheibe 13 in die dritte Druckkammer 3c strömt. Wenn in die dritte Druckkammer 3c Öl eindringt, wird die Dichtungsbuchse 14 entgegen der Federkraft der sie beaufschlagenden Schraubenfeder 15 in Richtung des Gehäusedekkels 2b gedrückt mit der Folge, daß in der zweiten und dritten Druckkammer 3b, 3c ein Überdruck entsteht (siehe Figur 2).

Wenn jetzt keine Kraft von außen mehr auf die Kolbenstange 5 wirkt, wird die Kolbenstange 5 durch die in der ersten Druckkammer 3a vorgesehene Schraubenfeder 6 entgegen der Richtung des Pfeils A in ihre in Figur 1 dargestellte Ausgangslage zurückgeführt. Durch die einsetzende Bewegung der Kolbenstange 5 wird dabei zunächst die Ventilscheibe 9 von dem Kolben 4 abgehoben, so daß die Durchflußbohrungen 8 in dem Kolben 4 freigegeben werden, bevor der Kolben 4 durch einen an der Preßbuchse 7 vorgesehenen Ansatz mitgenommen wird und sich mit der Kolbenstange 5 bewegt. Somit kann das Öl aus der zweiten Druckkammer 3b durch die Durchflußbohrungen 8 in die erste Druckkammer 3a vollständig zurückfließen. Dabei verringert sich der Druck in der zweiten und der dritten Druckkammer 3b, 3c, so daß durch die Wirkung der Schraubenfeder 15 die Dich-

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tungsbuchse 14 unter Verkleinerung der dritten Druckkammer 3c in Richtung des Gehäusebodens 2a bewegt wird.

Diese Zyklus kann in sehr schneller Folge wiederholt werden, ohne daß es zu erheblichen Erwärmungen des Hydrauliköls
kommen kann, da dieses in den erfindungsgemäß geradlinig ausgebildeten Drosselkanälen nur kurze Wege zurücklegt.

Claims

1. Hydraulischer Stoßdämpfer mit einem Gehäuse (2), das einen mit Hydraulikmittel gefüllten geschlossenen Druckraum (3) bildet, und einem Kolben (4) mit einer aus dem Gehäuse (2) ragenden Kolbenstange (5), der im Druckraum (3) verschiebbar geführt ist und diesen axial in zwei Druckkammern (3a, 3b) unterteilt, wobei zwischen Kolbenmantelfläche und der Druckraumwand Kanäle ausgebildet sind, durch die bei einer in das Gehäuse (2) gerichteten Axialbewegung der Kolbenstange (5) Druckmittel aus der kleiner werdenden ersten Druckkammer (3a) gedrosselt in die größer werdende zweite Druckkammer (3b) gelangen kann, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Drosselkanal zwischen der Druckraumwand und einer an der Kolbenmantelfläche vorgesehenen Abflachung (10), die sich ausgehend von der zur ersten Druckkammer (3a) weisenden Kolbenkante im wesentlichen geradlinig über einen Teil der Kolbenlänge in Richtung der zweiten Druckkammer (3b) erstreckt und mit zunehmendem Abstand von der ersten Druckkammer (3a) flacher wird, gebildet ist, und daß der durch die Abflachung (10) gebildete Drosselkanal durch einen in der Druckraumwand vorgesehenen Ringkanal (12) mit einem in die zweite Druckkammer (3b) mündenden Abströmkanal (11) verbunden ist.

2. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenmantelfläche mehrere, insbesondere gleichmäßig über den Kolbenumfang verteilt angeordnete Abflachungen (10) vorgesehen sind.

3. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Abströmkanal (1) in der Kolbenmantelfläche ausgebildet ist und sich vorzugsweise geradlinig von der zur zweiten Druckkammer (3b) weisenden Kolbenkante in Richtung der ersten Druckkammer (3a) erstreckt.

4. Hydraulischer Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenmantelfläche mehrere, insbesondere gleichmäßig über den Kolbenumfang verteilt angeordnete Abströmkanäle (11) vorgesehen sind.

5. Hydraulischer Stoßdämpfer nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kolbenmantelfläche im Wechsel mehrere Abflachungen und Abströmkanäle (10, 11) vorgesehen und insbesondere gleichmäßig über den Kolbenumfang verteilt angeordnet sind.

6. Hydraulischer Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abflachungen (10) und/oder die Abströmkanäle (11) in Kolbenlängsrichtung verlaufen.