DE10000731A1 - Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen - Google Patents
Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in AutomobilenInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen luftgesteuerten Dämpfer, der bewegliche Komponenten in ihrer Bewegung abbremst. Die Abdichtung zwischen den beweglichen Teilen erfolgt durch ein Trennelement, das in dem Zylinderinnenraum an dem Zylinder und dem Kolben befestigt ist.
Description
Die Erfindung betrifft einen Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere
in Automobilen, mit einem hohlen, an einem Ende offenen Zylinder und mit einem
innerhalb des Zylinders in Längsrichtung gleitend geführten Kolben.
Es ist bekannt, beispielsweise Deckel von Handschuhfächern mit Hilfe geeigneter
Dämpfungselemente zu dämpfen. Der entriegelte Deckel verschwenkt durch sein
Eigengewicht automatisch in die Öffnungsstellung, wobei die Öffnungsbewegung
durch einen Dämpfer abgebremst wird. In diesem Zusammenhang sind Rotations
dämpfer bekannt geworden, bei denen ein Rotor in einem Gehäuse drehbar angeordnet
ist, wobei der Rotor in einem Hohlraum des Gehäuses in ein viskoses Medium, wie
z. B. Silikonöl oder Silikonfett, eingebracht ist und sich in diesem dreht. Das Rota
tionsdämpfungselement weist ein Ritzel auf, das mit einer Zahnstange zusammen
wirkt. Eine Verschiebung des Zahnstange führt daher zu einer Drehung des Rotations
dämpfers bzw. des Rotors, der entsprechend gedämpft wird.
Aus dem Gebrauchsmuster DE 295 18 171 ist ein Dämpfungselement mit einem in
Längsrichtung gleitend geführten Kolben bekannt geworden. Der Kolben teilt den
Zylinder in zwei Bereiche, die untereinander durch eine in Längsrichtung des Zylin
ders verlaufende Nut im Kolben verbunden sind. Der Durchströmquerschnitt von ei
nem zum anderen Zylinderraum kann unterschiedlich gewählt sein, so daß auf diese
Weise eine Drosselung der strömenden Luft und somit eine Dämpfung der Kolbenbe
wegung erzielt wird. Nachteilig an den bekannt gewordenen Luftdämpfern ist das
durch Toleranzen verursachte unterschiedliche Dämpfungsverhalten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftdämpfer zu schaffen, der aus
wenigen Teilen besteht und eine reproduzierbare Dämpfungscharakteristik aufweist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Luftdämpfer mit den Merkmalen aus
Anspruch 1 gelöst.
Das mit dem Kolben und mit der Zylinderinnenwandung verbundene Trennelement
teilt den Zylinderinnenraum in einen ersten und einen in Längsrichtung anschließenden
zweiten Bereich. Diese Bereiche bilden zwei Zylinderräume, deren Volumen von
der Stellung des Kolbens in dem Zylinder abhängt. Die Länge des Verbindungs
elements zwischen den Verbindungsstellen ist veränderbar. Von den Bereichen ist der
erste mit der Umgebungsluft verbunden, so daß er bei einer Änderung seines Volu
mens die Luft mit der Umgebungsluft austauscht. Der zweite durch das Trennelement
gebildete Bereich grenzt an den Grund des Zylinders an. Der zweite Bereich besitzt
mindestens einen Durchlaß für die strömende Luft, wobei der Durchlaß in dem Zylin
der und/oder in dem Kolben vorgesehen sein kann. Zur Dämpfung wird der Kolben in
Längsrichtung des Zylinders in dem Zylinderinnenraum geführt, wobei die Luft aus
dem zweiten Bereich durch den Durchlaß gedrosselt austritt, was zu einer Dämpfung
der Kolbenbewegung führt. Ebenso dämpft, durch den Durchlaß verzögert, einströ
mende Luft die Bewegung des Kolbens, wenn das Volumen des zweiten Bereichs
vergrößert wird.
In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Durchlaß in dem zweiten
Bereich am Grund des Zylinders vorgesehen. Bei dieser Anordnung des Durchlasses
tritt die Luft in Längsrichtung aus dem Zylinder aus bzw. in diesen ein. Mithin ist es
möglich, daß die Luft während des gesamten Hubvorgang des Kolbens ein- und aus
tritt.
Es ist vorteilhaft, den Durchlaß mit mindestens einem Einlaßventil für einen vorbe
stimmten Einlaßstrom von Luft zu versehen. Das Ventil ermöglicht es, einen Luftstrom
in den zweiten Bereich eintreten zu lassen, so daß bei einer Volumenvergröße
rung des zweiten Bereichs die Geschwindigkeit der Bewegung mit Hilfe der Durch
strömöffnung des Einlaßventils steuerbar ist.
Vorteilhafterweise ist das Einlaßventil als ein in Auslaßrichtung sperrendes Ventil
vorgesehen, bei dem ein Ventilkörper durch eine Federeinrichtung in Einlaßrichtung
vorgespannt ist. Der vorgespannte Ventilkörper bewirkt, daß ein Luftstrom erst nach
einer bestimmten Volumenvergrößerung einsetzt.
Der erfindungsgemäße Luftdämpfer besitzt vorteilhafterweise mindestens eine Boh
rung für einen vorbestimmten Ein- und Auslaßstrom. Eine solche kalibrierte Bohrung
bestimmt die Dämpfungscharakteristik für beiden Richtungen der Kolbenverschie
bung. Ist zusätzlich noch das Einlaßventil in dem zweiten Bereich vorgesehen, so tritt
dessen Wirkung bei einem Ausziehen des Kolbens additiv zu der Wirkung der kali
brierten Bohrung hinzu.
Zweckmäßigerweise besteht das Trennelement aus einem Elastomer. Ein derart gebil
detes Trennelement kann sich bei einer Verschiebung des Kolbens an die Kolbenstel
lung anpassen. Auch ist ein solches Trennelement leicht herstellbar und verfügt über
eine ausreichende Dichtigkeit, um den ersten und den zweiten Bereich voneinander zu
trennen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Trennelement als ein in
Längsrichtung ausziehbarer Faltenbalg ausgebildet. Der Faltenbalg ist in der vollstän
dig eingeschobenen Kolbenstellung ausgezogen und in der entsprechenden zurückge
schobenen Kolbenstellung zusammengeschoben. Der Faltenbalg kann in seiner Länge
derart bemessen sein, daß er in seiner ausgezogenen Position - also bei Hubende des
Kolbens - eine rücktreibende Federkraft ausübt.
In einer anderen ebenfalls vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Luft
dämpfers ist das Trennelement als eine Rollmembran ausgebildet. Auch die Roll
membran paßt sich an die Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders an, so daß auf
flexible Art und Weise eine Trennung der Bereiche innerhalb des Zylinderinnenraums
erfolgt.
Das Trennelement ist bevorzugt mit dem Zylinderinnenraum an dessen offenem Ende
verbunden. Die Verbindung des Trennelements mit dem Zylinder an dessen offenem
Ende bewirkt, daß die Volumenänderung bei einem Verschieben des Kolbens mög
lichst groß ist, um eine ausreichende Dämpfungswirkung zu erzielen.
Zur Befestigung des Trennelements ist eine Ende des Trennelements zwischen dem
Rand des Zylinders und einem Deckel für den Zylinder eingespannt. Das Trenn
element wird hierbei an der Stirnseite des Zylinders gehalten.
Zur Befestigung des Trennelements weist der stirnseitige Rand des Zylinders eine
umlaufende Nut auf, in die eine umlaufende Rippe des Trennelements eingreift. Bei
dieser Art der Sicherung ist das Trennelement mit seiner Rippe in der Nut an der
Stirnseite des Zylinders angeordnet und mit dem Deckel unter Einspannen des
Trennelements auf dem Zylinder eingespannt.
Der Außendurchmesser des Kolbens ist kleiner als der Innendurchmesser des Zylin
ders, so daß keine paßgenaue Herstellung des Kolbens oder keine Dichtung zwischen
Kolben und Zylinderwandung erforderlich ist.
Vorteilhafterweise sind Kolben und Kolbenstange mit einer Bohrung versehen, in die
eine zentral in dem Zylinderhohlraum stehende Stange eingeführt ist. Der Kolben
kann hierbei auf der Stange geführt werden. Die Stange verleiht dem Dämpfer eine
große Stabilität gegen seitlich an der Kolbenstange angreifende Querkräfte.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Kolben zwei Abschnitte auf,
die zwischen sich das zugeordnete Ende des Trennelements einspannen. Neben der
Kolbenstange können auch die Abschnitte als Führung für den Kolben dienen.
Zweckmäßigerweise wird der Kolben durch den von dem Trennelement abgewandten
Abschnitt geführt.
Zur Verbindung des Trennelements mit dem Kolben weist einer der Abschnitte eine
umlaufende, in axialer Richtung offene Nut auf, in die eine umlaufende Rippe des
Trennelements eingreift. Die Abschnitte der Kolben können abhängig von dem ge
wählten Material miteinander durch verschweißen und/oder verkleben miteinander
verbunden werden. Bevorzugt bestehen Zylinder und Kolben aus Kunststoffmaterial.
Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Luftdämpfers werden anhand der
Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Luftdämpfer mit einem Faltenbalg bei ausgezogener Kolbenstellung im
Längsschnitt.
Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Luftdämpfer mit Faltenbalg in eingezogener Kolben
stellung im Längsschnitt.
Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Luftdämpfer mit Rollmembran in ausgezogener Kol
benstellung im Längsschnitt.
Fig. 4 den Luftdämpfer aus Fig. 3 bei eingezogener Kolbenstellung.
In Fig. 1 ist ein Zylinder 10 zu erkennen, der an einem Ende bei 12 offen ist. Am
offenen Ende 12 ist eine Verschlußkappe 14 vorgesehen, die den gleichen Außendurchmesser
wie der Zylinder 10 aufweist. Die Verschlußkappe 14 besitzt im zentra
len Bereich eine Öffnung 16, durch die eine Kolbenstange 18 sich erstreckt. Die Ver
schlußkappe 14 kann mit dem Zylinderrand verklebt oder verschweißt sein, wobei
auch eine Befestigung unter Verwendung von Schrauben oder Klemmen möglich ist.
In dem Zylinder 10 gleitet ein Kolben 19, der auf einer Führungsstange 20 geführt ist.
Der Kolben 19 besitzt eine zentrale Bohrung 22, die sich in die Kolbenstange 18 fort
setzt. Der Kolben 19 und die Kolbenstange 18 sind auf der Stange 20 angeordnet, so
daß diese in die Bohrung 22 eingeführt ist. Die Stange 20 erstreckt sich von dem Zy
lindergrund 24 bis zu dem offenen Ende 12 des Zylinders 10.
Eine Kolbenführung 26 ist mit dem Kolben 19 an dem zum Grund des Zylinders wei
senden Ende verbunden. Die Kolbenführung 26 besitzt eine umlaufende, zur Zylin
deröffnung 12 weisende Nut 28, in der eine Rippe 30 des Faltenbalgs 32 sitzt. Die
Kolbenführung 26 weist einen Außendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser
des sich anschließenden Abschnitts entspricht. Der Kolben ist in dem dargestellten
Ausführungsbeispiel insgesamt dreiteilig dargestellt, wobei die Führung auch durch
die zylindrische Kolbenhülse 27 erfolgen kann. Die Kolbenhülse 27 besitzt einen
Außendurchmesser, der in eine durch Kolbenführung 26 und Kolbenstange 18
gebildete Ausnehmung paßt, wodurch die Kolbenhülse 27 vollständig von den
anderen Kolbenabschnitten umgeben ist. In axialer Richtung wird die Kolbenhülse 27
ebenfalls durch die Ausnehmung in der Kolbenführung und in Kolben gehalten.
Fig. 1 zeigt den Kolben 19 in seiner ausgezogenen Stellung, bei welcher der Falten
balg 32 zusammengeschoben ist, während Fig. 2 den Kolben 19 in der zusammenge
schobenen Position zeigt, in welcher der Faltenbalg 32 auseinandergezogen ist. Der
Faltenbalg 32 kann hierbei so bemessen sein, daß er bei Hubende (Position in Fig. 2)
eine rückstellende Federkraft erzeugt. In der eingeschobenen Stellung des Kolbens 18
liegt die Kolbenführung 26 an dem Grund 24 des Zylinders an.
Zur Anlage mit Grund 24 weist die Kolbenführung 27 einen axialen Bund 29 auf. Der
Faltenbalg 32 ist an dem offenen Ende 12 des Zylinders 10 in dem Rand in einer Nut
34 gelagert. Die Lagerung des Trennelements 32 in der Nut 34 erfolgt ebenfalls durch
einen entlang dem Faltenbalg umlaufenden Bund 36, der durch die Frontkappe 14 in
der Nut 34 gehalten wird.
Am Grund 24 ist ein Einlaßventil 38 vorgesehen. Das Einlaßventil 38 besitzt eine
Kugel 42, die durch eine Feder 44 gegen einen konusförmigen Ventilsitz gedrückt
wird. Wird der Kolben aus der in Fig. 2 gezeigten Position in die in Fig. 1 gezeigte
Position gezogen, so wird durch das Einlaßventil 38 Luft in den Zylinder gesaugt.
Zusätzlich zu dem Einlaßventil 38 ist in dem Grund 24 eine Öffnung 46 vorgesehen.
Durch die Öffnung 46 strömt beim Ausziehen des Kolbens 18 Luft in den Zylinder,
die beim Einschieben des Kolbens 18 in den Zylinder ausströmt. Ventil 38 und Öffnung
46 bestimmen gemeinsam die Dämpfungscharakteristik beim Ausziehen des
Dämpfers, während Öffnung 46 allein die Dämpfungscharakteristik beim Herein
schieben des Kolbens bestimmt. Zur Dämpfung beim Hereinschieben des Kolbens
weist die Öffnung 46 einen kleineren Durchmesser als der Einlaß des Ventils 38 auf.
Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Luftdämpfers 10 mit einer Rollmem
bran 48. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeich
net. Die Rollmembran 48 trennt den Innenraum des Zylinders 10 in einen Bereich 50
und einen Bereich 52. Der Bereich 50 ist über die Öffnung 16 in der Frontkappe 14
mit der Atmosphäre verbunden. Der Bereich 52 ist über das Ventil 38 und die Öff
nung 46 mit der Atmosphäre verbunden.
Bei dem Einsatz eines erfindungsgemäßen Luftdämpfers wird beispielsweise das aus
dem Zylinder 10 ragende Ende der Kolbenstange 18 gelenkig mit einem Deckel eines
Handschuhfachs (nicht dargestellt) verbunden, während der Zylinder 10 selbst an der
Wand des Handschuhfachs angebracht ist.
Claims (18)
1. Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen, mit ei
nem hohlen, an einem Ende offenen Zylinder (10) und einem innerhalb des Zy
linders in Längsrichtung gleitend geführten Kolben (18), dadurch gekennzeichnet,
daß
- - ein mit dem Kolben und mit dem Zylinder verbundenes, flexibles Trennelement (32; 48) den Zylinderinnenraum in einen ersten und einen zweiten in Längsrichtung anschließenden Bereich teilt und das in seiner Länge zwischen den Verbindungsstellen veränderbar,
- - von denen der erste mit der Umgebungsluft verbunden und
- - der an den Grund des Zylinders grenzende zweite Bereich mit mindestens einem Durchlaß (38) für strömende Luft versehen ist.
2. Luftdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß am
Grund des Zylinders vorgesehen ist.
3. Luftdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß minde
stens ein Einlaßventil (38) für einen vorbestimmten Einlaßstrom von Luft auf
weist.
4. Luftdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil als
ein in Auslaßrichtung sperrendes Ventil vorgesehen ist, dessen Ventilkörper (42)
entgegen der Einlaßrichtung vorgespannt ist.
5. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
mindestens eine Bohrung (46) für einen vorbestimmten Ein- und Auslaßstrom
von Luft in den zweiten Bereich vorgesehen ist, deren Querschnitt kleiner als der
des Durchlasses ist.
6. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trennelement aus einem Elastomer besteht.
7. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trennelement als ein in Längsrichtung ausziehbarer Faltenbalg (32) ausgebildet
ist.
8. Luftdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des
Trennelements derart bemessen ist, daß bei Hubende eine Federkraft aufgebracht
wird.
9. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Trennelement als eine Rollmembran (48) ausgebildet ist.
10. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Ende des Trennelements zwischen dem Rand des Zylinders und einem Deckel für
den Zylinder eingespannt ist.
11. Luftdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitige
Rand Zylinder des Zylinders eine umlaufende Nut (34) besitzt, in die eine umlau
fende Rippe (36) des Trennelements eingreift.
12. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß
der Außendurchmesser des Kolbens kleiner als der Innendurchmesser des Zylin
ders ist.
13. Luftdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben und Kol
benstange eine axiale Bohrung aufweisen, in dies eine zentral in dem Zylinder
hohlraum stehende Stange eingeführt ist.
14. Luftdämpfer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben aus
zwei Abschnitten besteht, die zwischen sich das zugeordnete Ende des Trenn
elements einspannen.
15. Luftdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Führungs
element abgewandte Abschnitt auf der Stange geführt ist.
16. Luftdämpfer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer der
Abschnitte eine umlaufende, in axialer Richtung offene Nut besitzt, in die eine
umlaufende Rippe des Trennelements eingreift.
17. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß
der von dem Trennelement abgewandte Abschnitt einen axialen Bund als An
schlagfläche aufweist.
18. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß
Kolben und Zylinder aus Kunststoffmaterial bestehen.
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