DE10000731B4 - Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen - Google Patents

Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen Download PDF

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Abstract

Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen, mit
– einem länglichen hohlen, an einem Ende offenen Zylinder (10), der durch einen Deckel (14) verschlossen ist,
– einem Kolben (19, 26) im Zylinder (10), dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders (10),
– einer mit dem Zylinder (10) verbundenen Kolbenstange (18), die über eine Öffnung (16) des Deckels (14) nach außen geführt ist,
– einer mit dem Boden (24) des Zylinders (10) verbundenen Führungsstange (20), die sich bis annähernd zum Deckel (14) erstreckt und durch den Kolben (19, 26) hindurch in eine axiale Führungsbohrung (22) der Kolbenstange (18) hineinragt,
– einem Faltenbalg (32) oder einer Rollmembran (48), dessen/deren eines Ende zwischen Deckel (14) und der zugekehrten Zylinderendfläche und dessen/deren anderes Ende am Kolben (19, 26) dichtend festgelegt ist,
– einer Drosselöffnung (46) im Zylinder (10) auf der Seite des Faltenbalgs oder der...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen, nach Patentanspruch 1.
  • 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 Rotationsdämpfer 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 Rotationsdämpfungselement weist ein Ritzel auf, das mit einer Zahnstange zusammenwirkt. Eine Verschiebung des Zahnstange führt daher zu einer Drehung des Rotationsdämpfers bzw. des Rotors, der entsprechend gedämpft wird.
  • Aus dem Gebrauchsmuster DE 295 18 171 U1 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 Zylinders verlaufende Nut im Kolben verbunden sind. Der Durchströmquerschnitt von einem zum anderen Zylinderraum kann unterschiedlich gewählt sein, so daß auf diese Weise eine Drosselung der strömenden Luft und somit eine Dämpfung der Kolbenbewegung erzielt wird. Nachteilig an den bekannt gewordenen Luftdämpfern ist das durch Toleranzen verursachte unterschiedliche Dämpfungsverhalten.
  • Aus DE 31 50 081 C2 ist ein Luftdruck-Stoßdämpfer bekannt geworden mit einem in einem Zylinder beweglichen Kolben, der den Innenraum des Zylinders in eine erste Kompressionskammer, die in Verbindung mit Atmosphäre steht und eine zweite über eine Bohrung mit der Atmosphäre in Verbindung stehende Kammer unterteilt, wobei Federn den Kolben in Richtung zweite Kammer drücken. Die Kompressionskammer ist über mindestens einen Nebenschlußkanal nach einem vorgegebenen Teil des Kompressionshubes des Kolbens mit der Atmosphäre verbindbar. Im Verlauf des Nebenschlußkanals sind einstellbare Drosselventile vorgesehen.
  • Aus GB 766,024 ist bekannt, in Verbindung mit einem Geschwindigkeitsregler eine Stange in einem Zylinder zu führen und mit einem Ende mit einem Faltenbalg im Zylinder zu verbinden. Der Faltenbalg ist zwischen Zylinder und Deckel für den Zylinder am anderen Ende eingeklemmt. Der Raum zwischen der Außenseite des Faltenbalgs und dem Zylinderraum ist über eine Drosselbohrung mit Atmosphäre verbunden. Dadurch wird eine Bewegung der Stange innerhalb des Zylinders gedämpft.
    •
  • 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.
  • Ein Faltenbalg oder eine Rollmembran teilt einen 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. Von den Bereichen ist der erste mit der Umgebungsluft verbunden, so daß er bei einer Änderung seines Volumens die Luft mit der Umgebungsluft austauscht. Der zweite durch Faltenbalg oder Rollmembran gebildete Bereich grenzt an den Boden des Zylinders an. Der zweite Bereich besitzt mindestens eine Drosselöffnung für die strömende Luft. Zur Dämpfung wird der Kolben in Längsrichtung des Zylinders geführt, wobei die Luft aus dem zweiten Bereich durch die Drosselöffnung gedrosselt austritt, was zu einer Dämpfung der Kolbenbewegung führt. Ebenso dämpft einströmende Luft die Bewegung des Kolbens, wenn das Volumen des zweiten Bereichs vergrößert wird.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Öffnung im zweiten Bereich am Boden des Zylinders vorgesehen. Bei dieser Anordnung 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 austritt.
  • Es ist vorteilhaft, eine Öffnung mit einem Einlaßventil für einen vorbestimmten Einlaßstrom zu versehen. Das Einlaßventil ermöglicht es, einen Luftstrom in den zweiten Bereich eintreten zu lassen, so daß bei einer Volumenvergrößerung des zweiten Bereichs die Geschwindigkeit der Bewegung mit Hilfe 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 Bohrung für einen vorbestimmten Ein- und Auslaßstrom. Eine solche kalibrierte Bohrung bestimmt die Dämpfungscharakteristik für beiden Richtungen der Kolbenverschiebung. Ist zusätzlich noch das Einlaßventil in dem zweiten Bereich vorgesehen, so tritt dessen Wirkung bei einem Ausziehen des Kolbens additiv zu der Wirkung der kalibrierten Bohrung hinzu.
  • Zweckmäßigerweise besteht die Rollmembran oder der Faltenbalg aus einem Elastomer. Ein derart gebildetes Trennelement kann sich bei einer Verschiebung des Kolbens an die Kolbenstellung anpassen. Auch ist ein solches Trennelement leicht herstellbar und verfügt über eine ausreichende Dichtigkeit, um den ersten und den zweiten Bereich voneinander zu trennen.
  • Bei Verwendung eines Faltenbalgs ist dieser in der vollständig eingeschobenen Kolbenstellung ausgezogen und in der entsprechenden zurückgeschobenen 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.
  • Faltenbalg oder Rollmembran sind bevorzugt mit dem offenen Ende des Zylinders verbunden. Die Verbindung mit dem Zylinder an dessen offenem Ende bewirkt, daß die Volumenänderung bei einem Verschieben des Kolbens möglichst groß ist, um eine ausreichende Dämpfungswirkung zu erzielen.
  • Zur Befestigung von Faltenbalg oder Rollmembran ist erfindungsgemäß ein Ende zwischen dem Rand des Zylinders und einem Deckel für den Zylinder eingespannt.
  • Zur Befestigung weist der stirnseitige Rand des Zylinders nach einer Ausgestaltung der Erfindung eine umlaufende Nut auf, in die eine umlaufende Rippe in Rollmembran oder Faltenbalg eingreift.
  • Der Außendurchmesser des Kolbens ist erfindungsgemäß kleiner als der Innendurchmesser des Zylinders, so daß keine paßgenaue Herstellung des Kolbens oder keine Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwandung erforderlich ist.
  • Erfindungsgemäß sind Kolben und Kolbenstange mit einer axialen Führungsbohrung versehen, in die eine zentral in dem Zylinderhohlraum stehende axiale Stange eingeführt ist. Der Kolben wird 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 Faltenbalgs oder der Rollmembran einspannen.
  • Zur Verbindung von Rollmembran oder Faltenbalg weist einer von zwei Kolbenabschnitten eine umlaufende, in axialer Richtung offene Nut auf, in die eine umlaufende Rippe des Faltenbalgs oder Rollmembrans eingreift. Die Abschnitte der Kolben können abhängig von dem gewählten 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:
  • 1 einen Luftdämpfer mit einem Faltenbalg bei ausgezogener Kolbenstellung im Längsschnitt.
  • 2 einen erfindungsgemäßen Luftdämpfer mit Faltenbalg in eingezogener Kolbenstellung im Längsschnitt.
  • 3 einen erfindungsgemäßen Luftdämpfer mit Rollmembran in ausgezogener Kolbenstellung im Längsschnitt.
  • 4 den Luftdämpfer aus 3 bei eingezogener Kolbenstellung.
  • In 1 ist ein Zylinder 10 zu erkennen, der an einem Ende bei 12 offen ist. Am offenen Ende 12 ist ein Deckel 14 vorgesehen, der den gleichen Außendurchmesser wie der Zylinder 10 aufweist. Der Deckel 14 besitzt im zentralen Bereich eine Öffnung 16, durch die eine Kolbenstange 18 sich erstreckt. Der Deckel 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 Kolbenabschnitt 19, der auf einer Führungsstange 20 geführt ist. Der Kolbenabschnitt 19 besitzt eine zentrale Bohrung 22, die sich in die Kolbenstange 18 fortsetzt. Der Kolbenabschnitt 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 vom Zylinderboden 24 bis zu dem offenen Ende 12 des Zylinders 10.
  • Ein Kolbenabschnitt 26 ist mit dem Kolbenabschnitt 19 an dem zum Boden des Zylinders 10 weisenden Ende verbunden. Er besitzt eine umlaufende, zur Zylin deröffnung 16 weisende Nut 28, in der eine Rippe 30 des Faltenbalgs 32 sitzt. Der Kolbenabschnitt 26 weist einen Außendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des Kolbenabschnitts 19 entspricht. Der Kolben ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt dreiteilig dargestellt, wobei die Führung auch durch eine zylindrische Kolbenhülse 27 erfolgt. Die Kolbenhülse 27 besitzt einen Außendurchmesser, der in eine durch Kolbenabschnitt 26 und Kolbenstange 18 gebildete Ausnehmung paßt, wodurch die Kolbenhülse 27 vollständig von den Kolbenabschnitten umgeben ist. In axialer Richtung wird die Kolbenhülse 27 ebenfalls durch die Ausnehmung in der Kolbenführung und im Kolben gehalten.
  • 1 zeigt den Kolben 19, 26 in seiner ausgezogenen Stellung, bei welcher der Faltenbalg 32 zusammengeschoben ist, während 2 den Kolben 19, 26 in der zusammengeschobenen Position zeigt, in welcher der Faltenbalg 32 auseinandergezogen ist. Der Faltenbalg 32 kann hierbei so bemessen sein, daß er bei Hubende (Position in 2) eine rückstellende Federkraft erzeugt. In der eingeschobenen Stellung des Kolbens 19, 26 liegt der Kolbenabschnitt 26 an dem Boden 24 des Zylinders 10 an.
  • Zur Anlage mit Boden 24 weist der Kolbenabschnitt 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 aufgenommen. Die Aufnahme des Faltenbalgs 32 in der Nut 34 erfolgt ebenfalls durch einen entlang dem Faltenbalg umlaufenden Bund 36, der durch den Deckel 14 in der Nut 34 gehalten wird.
  • Am Boden 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 19, 26 aus der in 2 gezeigten Position in die in 1 gezeigte Position gezogen, so wird durch das Einlaßventil 38 Luft in den Zylinder gesaugt.
  • Zusätzlich zu dem Einlaßventil 38 ist in dem Boden 24 eine Bohrung 46 vorgesehen. Durch diese strömt beim Ausziehen des Kolbens Luft in den Zylinder, die beim Einschieben des Kolbens 19, 26 in den Zylinder ausströmt. Ventil 38 und Bohrung 46 bestimmen gemeinsam die Dämpfungscharakteristik beim Ausziehen des Dämpfers, während die Bohrung 46 allein die Dämpfungscharakteristik beim Hineinschieben des Kolbens bestimmt. Zur Dämpfung beim Hineinschieben des Kolbens weist die Bohrung 46 einen kleineren Durchmesser als der Einlaß des Ventils 38 auf.
  • 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Luftdämpfers 10 mit einer Rollmembran 48. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. 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 dem Deckel 14 mit der Atmosphäre verbunden. Der Bereich 52 ist über das Ventil 38 und die Bohrung 46 mit der Atmosphäre verbunden.
  • Bei dem Einsatz des gezeigten 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 (10)

  1. Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen, mit – einem länglichen hohlen, an einem Ende offenen Zylinder (10), der durch einen Deckel (14) verschlossen ist, – einem Kolben (19, 26) im Zylinder (10), dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders (10), – einer mit dem Zylinder (10) verbundenen Kolbenstange (18), die über eine Öffnung (16) des Deckels (14) nach außen geführt ist, – einer mit dem Boden (24) des Zylinders (10) verbundenen Führungsstange (20), die sich bis annähernd zum Deckel (14) erstreckt und durch den Kolben (19, 26) hindurch in eine axiale Führungsbohrung (22) der Kolbenstange (18) hineinragt, – einem Faltenbalg (32) oder einer Rollmembran (48), dessen/deren eines Ende zwischen Deckel (14) und der zugekehrten Zylinderendfläche und dessen/deren anderes Ende am Kolben (19, 26) dichtend festgelegt ist, – einer Drosselöffnung (46) im Zylinder (10) auf der Seite des Faltenbalgs oder der Rollmembran, die dem Zylinderboden zugekehrt ist und – Anschlagmitteln (26) am Kolben (19, 26), die mit dem Boden des Zylinders zusammenwirken, wobei – Zylinder (10) und Kolben (19, 26) aus Kunststoffmaterial gefertigt sind.
  2. Luftdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Boden (24) des Zylinders (10) ein Einlaßventil (38) aufweist.
  3. Luftdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil als ein in Auslaßrichtung sperrendes Ventil vorgesehen ist, dessen Ventilkörper (42) entgegen der Einlaßrichtung vorgespannt ist.
  4. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (24) des Zylinders (10) eine Bohrung (46) vorgesehen ist, deren Querschnitt kleiner als der des Einlaßventils (38) ist.
  5. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Faltenbalg (32) oder die Rollmembran (48) aus einem Elastomer besteht.
  6. Luftdämpfer nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Faltenbalgs (32) oder der Rollmembran (48) derart bemessen ist, daß bei Hubende eine Federkraft aufgebracht wird.
  7. Luftdämpfer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitige Rand des Zylinders (10) eine umlaufende Nut (34) besitzt, in die eine umlaufende Rippe (36) des Faltenbalgs (32) oder der Rollmembran (48) eingreift.
  8. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (19, 26) aus zwei Abschnitten besteht, die zwischen sich das zugeordnete Ende des Faltenbalgs (32) oder der Rollmembran (48) einspannen.
  9. Luftdämpfer nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kolbenabschnitte auf der dem anderen Kolbenabschnitt zugekehrten Seite eine umlaufende, in axialer Richtung offene Nut (28) besitzt, in die eine umlaufende Rippe des Faltenbalgs (32) oder der Rollmembran (48) eingreift.
  10. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlagmittel (26) von einem axialen Bund des Kolbens (19, 26) gebildet sind.
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