-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft Federsysteme und genauer Gasfedersysteme.
-
2. Beschreibung der verwandten Technik
-
Gasfedern können beispielsweise in einem Fahrzeugaufhängungssystem verwendet werden, um ein Fahrerhaus eines Lastkraftwagens zu montieren oder um Sitze in einem Sattelzug oder einer Zugmaschine einzubauen. In Anwendungen, die Gasfedern verwenden (was Luftfedern einschließt), ist es nötig, eine Möglichkeit zum Führen des von der Gasfeder unterstützten Körpers (zum Beispiel eines Fahrerhauses oder eines Sitzes) sowie eine Möglichkeit zur Steuerung der dynamischen Bewegung des Körpers zu haben. Herkömmlicherweise werden diese Funktionen durch ein Gestänge irgendeiner Art erfüllt, das den Körper unterstützt, wobei am Gestänge auch eine Gasfeder und ein Dämpfer angebracht wird, wie beispielsweise im Falle von Sitzeinrichtungen oder industriellen Trägern, die Gasfedern verwenden. Was das Anbringen eines Sitzes betrifft, so kann ein Gestängesystem verwendet werden, das dazu beiträgt, den Sitz in Verbindung mit einer Luftfeder zu unterstützen, und ein hydraulischer Dämpfer (ein Stoßdämpfer) kann verwendet werden, um die Vibrationen der Luftfeder zu dämpfen. Solch eine Gestänge kann jedoch etwa dreißig Kilo wiegen.
-
In der Technik besteht ein Bedarf an einer Möglichkeit zum Tragen eines Körpers in Verbindung mit einer Gasfeder, die weniger komplex und weniger teuer in der Herstellung und Wartung ist.
-
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die vorliegende Erfindung schafft einen Träger mit einer eigenständigen Gasfeder und einem Speicher.
-
Die Erfindung ist in einer Form auf ein Gasfedersystem gerichtet, das beinhaltet: eine Gasfederanordnung, die mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass beinhaltet; ein mit der Gasfederanordnung verbundenes Speicherelement, wobei die Gasfederanordnung mit dem Speicherelement über den mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass in Fluidverbindung steht; und ein mit der Gasfederanordnung verkoppeltes Führungselement, wobei das Führungselement das Speicherelement zumindest zum Teil umschließt und so ausgelegt ist, dass es in Bezug auf das Speicherelement axial gleiten kann.
-
Die Erfindung ist in einer anderen Form auf ein Verfahren zur Verwendung eines Gasfedersystems gerichtet, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen einer Gasfederanordnung, eines Speicherelements und eines Führungselements, wobei die Gasfederanordnung mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass aufweist, das Speicherelement mit der Gasfederanordnung verbunden ist, das Führungselement mit der Gasfederanordnung verkoppelt ist und das Speicherelement zumindest zum Teil umschließt; und fluidtechnisches Verbinden der Gasfederanordnung mit dem Speicherelement über den mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass; axiales Gleitenlassen des Führungselements in Bezug auf das Speicherelement.
-
Die Erfindung ist in einer noch anderen Form auf ein Trägersystem gerichtet, das beinhaltet: einen Körper; ein Gasfedersystem, das den Körper unterstützt, das Gasfedersystem beinhaltend: eine Gasfederanordnung, die mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass beinhaltet; ein Speicherelement, das mit der Gasfederanordnung verbunden ist, wobei die Gasfederanordnung über den mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass mit dem Speicherelement in Fluidverbindung steht; und ein Führungselement, das mit der Gasfederanordnung verkoppelt ist, wobei das Führungselement das Speicherelement zumindest zum Teil umschließt und dafür ausgelegt ist, in Bezug auf das Speicherelement axial zu gleiten.
-
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass sie die Komplexität eines Trägersystems und das damit verbundene Gewicht und die damit verbundenen Kosten verringert.
-
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass sie ein großes Gestängesystem durch das Zylinderdesign der vorliegenden Erfindung ersetzt.
-
Ein noch anderer Vorteil besteht darin, dass sie die Notwendigkeit der Verwendung eines hydraulischen Dämpfers vermeidet.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die oben genannten und weitere Merkmale und Vorteile dieser Erfindung und die Art und Weise, wie sie erhalten werden, werden unter Bezugnahme auf die folgende Beschreibung von Ausführungsform der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen deutlicher werden und die Erfindung wird besser verständlich werden, wobei:
-
1 eine schematische Ansicht eines Trägersystems gemäß der vorliegenden Erfindung ist;
-
2 eine perspektivische Ansicht eines Gasfedersystems von 1 ist;
-
3 eine Schnittansicht des Gasfedersystems von 2 von einer Stelle am oberen Totpunkt des Gasfedersystems auf einer vertikalen Ebene ist, die sich im Wesentlichen entlang einer Linie 3-3 in 2 erstreckt;
-
4 eine perspektivische Ansicht des Gasfedersystems von 3 ist, von dem Teile weggelassen sind;
-
5 eine perspektivische Ansicht der Gasfederanordnung des Gasfedersystems von 2 ist;
-
6 eine perspektivische Ansicht der Gasfederanordnung von 5 ist, von der Teile weggelassen sind;
-
7 eine perspektivische Ansicht des Kolbens der Gasfederanordnung des Gasfedersystems von 5 ist;
-
8 eine perspektivische Ansicht des Speicherelements des Gasfedersystems von 2 ist;
-
9 eine perspektivische Schnittansicht des Speicherelements von 8 in einer horizontalen Ebene ist, die im Wesentlichen entlang der Linie 9-9 in 8 verläuft; und
-
10 eine perspektivische Ansicht des Führungselements des Gasfedersystems von 2 ist.
-
Einander entsprechende Bezugszeichen geben einander entsprechende Teile in den jeweiligen Ansichten an. Die hierin angegebenen Erläuterungen veranschaulichen eine Ausführungsform der Erfindung, und diese Erläuterungen sind in keiner Hinsicht als Beschränkung des Bereichs der Erfindung aufzufassen.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
-
Nun wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, insbesondere auf 1, wo ein Trägersystem 100 gezeigt ist, das im Allgemeinen einen Körper 102, eine Montagevorrichtung 104 und ein Gasfedersystem 106 aufweist, das den Körper 102 an der Montagevorrichtung 104 unterstützt. Der Körper 102 kann ein Rahmen oder ein Fahrgestell eines Fahrzeugs, ein Fahrerhaus eines Fahrzeugs wie eines Lastwagens oder ein Sitz eines Sattelzuges oder einer Zugmaschine sein; diese Körper 102 werden nur als Beispiel und nicht zur Beschränkung angegeben. Das Gasfedersystem 106 unterstützt den Körper 102 auf einer anderen Oberfläche 104. Das heißt, das Gasfedersystem 106 kann verwendet werden, um den Körper 102 auf einer anderen Oberfläche 104 (die als Montagevorrichtung 104 bezeichnet werden kann) zu tragen. Was beispielsweise ein Fahrzeugaufhängungssystem betrifft, so kann der Körper 102 ein Fahrzeugrahmen sein und die andere Oberfläche 104 kann eine Radachse dieses Fahrzeugs sein. Was den Körper 102 betrifft, der als Fahrerhaus ausgebildet ist, so kann das Gasfedersystem 106 das Fahrerhaus 102 auf gleiche Weise an einem Fahrzeugrahmen 104 unterstützen. Was ferner einen Körper 102 betrifft, der als Sitz ausgebildet ist, so kann das Gasfedersystem 106 einen Sitz 102 auf einem Boden 104 eines Fahrerhauses oder alternativ auf einer Montagevorrichtung 104, die am Boden des Fahrerhauses angebracht ist, unterstützen.
-
2 und 3 zeigen, dass das Gasfedersystem 106 eine Gasfederanordnung 108, ein Speicherelement 110 und ein Führungselement 112 beinhaltet und im Wesentlichen zylindrische Konstruktion kann. 3–10 zeigen ein Gasfedersystem 106 einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung oder Komponenten davon in größerer Einzelheit. In 5 ist eine Längsachse des Gasfedersystems 106 gezeigt. Anders ausgedrückt schafft die vorliegende Erfindung einen Träger (hierin allgemein als Gasfedersystem 106 bezeichnet) mit einer eigenständigen Gasfeder (die hierin allgemein als Gasfederanordnung 108 bezeichnet wird) und einem Speicherelement 110. Wie in 2 dargestellt ist, sieht das Gasfedersystem 106 allgemein wie ein Teleskopzylinder aus. Somit schafft die vorliegende Erfindung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Trägersystem 100, das einen Körper 102 und ein Gasfedersystem 106, das den Körper 102 unterstützt, beinhaltet. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beinhaltet das Gasfedersystem 106: eine Gasfederanordnung 108, die mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass (unter anderem zum Beispiel eine in 4 dargestellte Öffnung 132) beinhaltet; ein mit der Gasfederanordnung 108 verbundenes Speicherelement 110, wobei die Gasfederanordnung 108 mit dem Speicherelement 110 über den mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass (unter anderem zum Beispiel die Öffnung 132) in Fluidverbindung steht; und ein mit der Gasfederanordnung 108 verbundenes Führungselement 112, wobei das Führungselement 112 das Speicherelement 110 zumindest zum Teil umschließt und für eine axiale Verschiebung in Bezug auf das Speicherelement 110 ausgelegt ist. Selbstverständlich zeigen die Figuren nur eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
Die Gasfederanordnung 108 kann als Rollbalg-Luftfeder ausgebildet sein, aber es können auch andere Arten von Luftfedern verwendet werden. Die Gasfederanordnung 108 beinhaltet in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Gasfederkolben 116, eine mit dem Gasfederkolben 116 verbundene flexible Wand 118, und eine Abdeckung 120 (die auch einen Montagebeschlag aufweisen kann) auf. Jedoch können sowohl der Gasfederkolben 116 als auch die Abdeckung 120 allgemein als Endelemente der Gasfederanordnung 108 bezeichnet werden. Der Begriff „Endelement” beinhaltet somit sowohl einen Gasfederkolben als auch eine Abdeckung und kann somit beides meinen. Gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Gasfederanordnung 108 der vorliegenden Erfindung beispielsweise zwei Endelemente beinhalten, wobei die Endelemente aus zwei Abdeckungen (keinem Kolben) besteht. Die Gasfederanordnung der vorliegenden Erfindung ist nicht auf eine beschränkt, die eine Abdeckung und einen Gasfederkolben aufweist, sondern kann auch andere Kombinationen solcher Endelemente beinhalten. Somit beinhaltet die Gasfederanordnung 108 zwei Endelemente (zum Beispiel, aber nicht ausschließlich, den Gasfederkolben 116 und die Abdeckung 120) und eine flexible Wand 118, die an den Endelementen befestigt ist und die zwischen ihnen angeordnet ist.
-
Ferner beinhaltet mindestens eines von den Endelementen der Gasfederanordnung der vorliegenden Erfindung den mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass. Dieser mindestens eine Gasdämpfungsdurchlass kann, wie nachstehend beschrieben und in den Figuren dargestellt (gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung) eine Öffnung 132 sein, die im Gasfederkolben 116 ausgebildet ist. Jedoch ist der mindestens ein Gasdämpfungsdurchlass der vorliegenden Erfindung nicht auf die Öffnung 132 am Gasfederkolben 116 beschränkt. So kann die Öffnung 132 (welche den mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass bildet) an der Abdeckung 120 vorgesehen sein. Das heißt, die Gasfederanordnung 108 könnte beispielsweise umgekehrt angeordnet sein (in Bezug auf das, was in den Figuren gezeigt ist), und die Öffnung 132 könnte an der Abdeckung 120 und nicht am Gasfederkolben 116 ausgebildet sein. Obwohl eine Öffnung für Dämpfung sorgt, ist der mindestens eine Gasdämpfungsdurchlass der vorliegenden Erfindung ferner nicht darauf beschränkt, eine Öffnung zu sein. Das heißt, die vorliegende Erfindung sieht vor, dass der mindestens eine Gasdämpfungsdurchlass beispielsweise eine Öffnung sein kann, aber der mindestens eine Gasdämpfungsdurchlass ist nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Der mindestens eine Gasdämpfungsdurchlass kann durch etwas anderes als eine Öffnung bereitgestellt werden. Zum Beispiel kann ein anderes Bauteil verwendet werden, um für eine Dämpfung zu sorgen, zum Beispiel (aber nicht beschränkt auf) Ventile und Rohre. Ferner kann es sich bei dem mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass der vorliegenden Erfindung beispielsweise (und nicht beschränkenderweise) um mehrere Öffnungen handeln. Alternativ dazu können beispielsweise (und nicht beschränkenderweise) Öffnung/Ventil-Kombinationen (das heißt eine Kombination aus mindestens einer Öffnung und mindestens einem Ventil) einen oder mehrere Gasdämpfungsdurchlässe gemäß der vorliegenden Erfindung bereitstellen. In diesem Sinne folgt nun eine Beschreibung einer Ausführungsform der Gasfederanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung, wie sie in den Figuren dargestellt ist.
-
Ein Gasfederkolben 116 beinhaltet eine erste Wand 122, einen mit einem unteren Ende der ersten Wand 122 verbunden Boden 124, und eine zweite Wand 126, die mit der Basis 124 verbunden ist. Die erste Wand 122 kann im Allgemeinen ein federartiges Gebilde formen, wobei die erste Wand 122 einen allgemein kreisrunden Querschnitt aufweist; und die Fläche dieses Querschnitts kontinuierlich und/oder schrittweise kleiner werden kann, wie in 7 angegeben ist. An einem oberen Ende der ersten Wand 122 kann die erste Wand 122 eine Vielzahl Rillen 140 beinhalten. Die zweite Wand 126 weist einen im Verhältnis zur ersten Wand 122 verringerten Querschnitt auf und kann mehrere Einschnitte 128 aufweisen, um eine Biegung der zweiten Wand 126 zu ermöglichen. Um den unteren Rand der zweiten Wand 126 kann eine Schnapplasche 130 (die angesichts der Einschnitte 128 als eine Mehrzahl von Schnapplaschen 130 betrachtet werden kann) vorhanden sein. Der Boden 124 beinhaltet einen Abschnitt mit verringerter Dicke. Der Abschnitt mit der verringerten Dicke beinhaltet eine Öffnung 132, die einen Durchlass von einem von der ersten Wand 122 gebildeten Hohlraum, zu einem von der zweiten Wand 126 gebildeten Hohlraum, bildet. Die zweite Wand 126 beinhaltet eine ringförmige Nut 134 (die als Dichtungskanal 134 bezeichnet werden kann), um darin eine Dichtung aufzunehmen (beispielsweise eine O-Ringdichtung, aber es können auch andere Arten von Dichtungen verwendet werden), wobei diese Dichtung in den Figuren nicht dargestellt ist. Die Gasfederanordnung 108 steht über die Öffnung 132 mit dem Speicherelement 110 in Fluidverbindung. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann der Kolben 116 aus einem glasverstärkten Nylon bestehen und kann in einem Formprozess ausgebildet werden. Alternativ dazu kann der Kolben 116 durch Stanzen, Formstanzen, Spanen, Schweißen und/oder jedes andere geeignete Verfahren gebildet werden.
-
Die flexible Wand 118 der Gasfederanordnung 108 bildet einen eine Innenkammer 136 definierenden, Balg, der ein Gas, beispielsweise (aber nicht beschränkt auf) Luft aufnehmen kann. Abhängig vom Gasvolumen in der Innenkammer 136 der flexiblen Wand 118 kann die flexible Wand 118 von einem zusammengefallenen Zustand (mit einem minimalen Volumen der Innenkammer 136) bis zu einer ausgeweiteten Position (mit einem maximalen Volumen der Innenkammer 136) variieren. In diesem Zusammenhang definiert die Innenkammer 136 das Volumen des Balgs, der auch als Luftfeder bezeichnet werden kann. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann die flexible Wand 118 aus einem gewebeverstärkten Gummi bestehen und kann auf jede geeignete Weise hergestellt werden. Ein unterer Abschnitt der flexiblen Wand 118 kann am oberen Ende des Kolbens 116 angebracht sein. Genauer kann ein Band 138 verwendet werden, um den unteren Abschnitt der flexiblen Wand 118 an der Vielzahl von Rillen 140 (die auch als Gewindegänge bezeichnet werden können) des Kolbens 116 anzuquetschen. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann das Band 138 aus Stahl oder Aluminium bestehen und kann auf jede geeignete Weise ausgebildet werden. Das Band 138 kann ein kontinuierlicher Ring sein. Das Band 138 kann (radial auf der Außenseite) unten über die flexible Wand 118 gelegt werden, der obere Rand des Kolbens 116 kann dann radial auf der Innenseite des Bandes 138 und eines Abschnitts der flexiblen Wand 118 angeordnet werden (wobei dieser Abschnitt der flexiblen Wand 118 zwischen dem Band 138 und dem Kolben 116 liegt), und dann kann das Band 138 auf die flexible Wand 118 und den Kolben 116 gequetscht (gecrimpt) werden, wodurch die flexible Wand 118 zwischen dem Band 138 und dem Kolben 116 eingequetscht und (und somit gesichert) wird.
-
Die Abdeckung 120 umfasst um ihren Umfang herum eine Vielzahl von Rillen 142. Ein oberes Ende der flexiblen Wand 118 kann an einer Vielzahl von Rillen 142 (die auch als Gewindegänge bezeichnet werden können) der Abdeckung 120 angebracht sein (beispielsweise durch Anquetschen unter Verwendung eines Bandes 144). Die Abdeckung 120 beinhaltet eine durchgehende Bohrung 146, durch die ein Gas (beispielsweise Luft) über eine (nicht dargestellte) Gasleitung in der Richtung des Pfeils 148 aus einer (nicht dargestellten) Gasquelle in die Innenkammer 136 der flexiblen Wand 118 der Luftfeder strömen kann. Die Abdeckung 120 ist am Führungselement 112 angebracht. Die Abdeckung 120 kann ein hohler oder massiver Körper sein und kann beispielsweise vier offene Vertiefungen aufweisen, die auf die Innenkammer 136 der flexiblen Wand 118 gerichtet sind. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann die Abdeckung aus glasverstärktem Nylon bestehen und kann in einem Formprozess ausgebildet werden. Die Gänge 142 können während des Formprozesses gebildet werden. Der nach oben weisende Hals (der als Zapfen bezeichnet werden kann) der Abdeckung 120, der durch ein Loch 176 des Führungselements 112 hindurch angeordnet ist, kann auch eine Vielzahl von Gewindegängen beinhalten, die in seiner Außenseite geformt sind (diese Gewindegänge sind in den Figuren nicht dargestellt); diese Gewindegänge können eine (in den Figuren nicht dargestellte) Mutter aufnehmen, die angezogen werden kann, um die Abdeckung 120 am Führungselement 112 zu sichern. Ferner kann die Abdeckung 120 zusätzliche äußere oder innere Gewindegänge oder andere Merkmale aufweisen, um eine Gasleitung (beispielsweise eine Leitung für Druckluft) daran zu sichern. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann das Band 144 aus Stahl oder Aluminium bestehen und kann auf jede geeignete Weise ausgebildet werden. Das Band 144 kann ein kontinuierlicher Ring sein. Das Band 144 kann (radial auf der Außenseite) oben über die flexible Wand 118 gelegt werden, dann kann die Abdeckung 120 über das Band 144 gesenkt werden (wobei mindestens ein Abschnitt der Abdeckung 120 innerhalb der flexiblen Wand 118 liegt), und dann kann das Band 144 auf die flexible Wand 118 und die Abdeckung 120 gequetscht (gecrimpt) werden, wodurch die flexible Wand 118 zwischen dem Band 144 und der Abdeckung 120 eingequetscht (und somit gesichert) wird.
-
Das Speicherelement 110 ist mit dem Gasfederkolben 116 verbunden. Das Speicherelement 110 ist ein im Wesentlichen starres Gebilde. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann das Speicherelement 110 aus Stahl, Aluminium oder einem Verbundstoff bestehen. 2, 3, 8 und 9 zeigen, dass das Speicherelement 110 einen Boden 150, einen Innenkammerabschnitt 152 und einen Außenkammerabschnitt 154 beinhalten kann. Der Boden 150 bildet die Unterseite des Speichers 110. Der Boden 150 kann Montagelaschen 156 beinhalten, die einstückig mit dem Boden ausgebildet sein können, oder die Laschen 156 können an dem Boden 150 angebracht sein, beispielsweise durch Schweißen. Der Boden 150 und/oder die Laschen 156 kann bzw. können beispielsweise durch Stanzen ausgebildet werden. Jede Lasche 156 kann ein Montageloch 158 beinhalten (das beispielsweise gestanzt oder formgestanzt sein kann), um den Boden 150 an der oben genannten unteren Struktur 104 (beispielsweise dem Boden oder einer anderen Anbaustruktur eines Fahrerhauses eines Lastwagens) zu montieren. Der Innenkammerabschnitt 152 weist eine zylindrische Wand 160 auf, die von der Basis 150 nach oben steht. Die zylindrische Wand 160 des Innenkammerabschnitts 152 kann zwei einander gegenüber liegende Entlüftungslöcher 162 (die beispielsweise durch Stanzen oder Formstanzen gebildet werden können) beinhalten, wie in 3, 8 und 9 dargestellt ist. Die zylindrische Wand 160 definiert eine Innenkammer 164 des Speicherelements 110. Der Außenkammerabschnitt 154 weist eine ringförmige Wand 166 auf, die von dem Boden 150 nach oben steht (die ringförmige Wand 166 ist ein im Wesentlichen starres Gebilde). Das ringförmige Wandelement 166 verläuft im Wesentlichen vertikal (axial) vom Boden 150 aus, wölbt sich dann radial nach innen, verläuft dann axial zurück zum Boden 150 und verläuft dann radial einwärts über der Oberseite der zylindrische Wand 160. Die ringförmige Wand 166 und die Wand 160 definieren eine Außenkammer 190 des Außenkammerabschnitts 154. Die Entlüftungslöcher 162 können die Übertragung von Gas zwischen der Innenkammer 164 und der Außenkammer 190 des Speicherelements 112 zulassen. Am radial inneren Ende der ringförmigen Wand 166 befindet sich ein Flansch 168, der von der ringförmigen Wand 166 nach unten verläuft und der einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweist. Der Flansch 168 bildet ein extrudiertes Loch 170. 3 und 4 zeigen die Verbindung zwischen dem Gasfederkolben 116 und dem Flansch 168. Die Schnapplaschen 130 der zweiten Wand 126 des Gasfederkolbens 116 werden in das vom Flansch 168 definierte Loch 170 eingeführt, wobei sich die Schnapplaschen 130 während der Einführung elastisch einwärts biegen, bis die Schnapplaschen 130 vom Flansch 168 gelöst und in der Innenkammer 164 des Speicherelements 110 angeordnet sind. Die in der Dichtungsnut 134 angeordneter Dichtung dient dazu, das Entstehen einer Undichtigkeit zwischen der Innenkammer 136 der Gasfeder und der Innenkammer 164 zu verhindern, wobei der Fluss zwischen diesen Kammer 136 und 164 mittels der Öffnung 132 stattfindet. Die zylindrische Wand 160, die ringförmige Wand 166 und der Flansch 168 können einzeln ausgestanzt und gefalzt oder gebogen und dann miteinander und/oder mit dem Boden 150 verschweißt werden, um den Körper des Speichers 110 zu bilden. Zum Beispiel kann die zylindrische Wand 160 als Rohr ausgebildet und dann an eine flache Platte geschweißt werden, welche den Boden 150 bildet. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann ein Blechstanzprozess verwendet werden, um ein längliches Loch (ein zylindrisches Loch) auszubilden, wodurch das extrudierte Loch 170 gebildet wird; das heißt, während eines solchen Vorgangs kann ein Loch in ein Material (beispielsweise ein Blech) gestochen werden, und das Metall kann nach unten gedrückt oder gezogen werden, um einen zylindrischen Durchlass herzustellen, der ein extrudiertes Loch bildet, beispielsweise das extrudierte Loch 170.
-
Das Führungselement 112 ist mit der Gasfederanordnung 108 gekoppelt (beispielsweise wie oben in Bezug auf das Aufschrauben einer Mutter auf die Abdeckung 120 beschrieben). Das Führungselement 112 kann als Führungsgehäuse 112 bezeichnet werden. Das Führungselement 112 beinhaltet einen Boden 172 und eine Außenwand 174, die von den Boden 172 nach unten vorsteht. Der Boden 172 des Führungselements 112 beinhaltet ein zentrales Loch 176, durch das die Abdeckung 120 hindurch geht. Der Boden 172 beinhaltet ferner mehrere Entlüftungslöcher 178. Ferner kann der Boden 172 Montagelaschen 180 beinhalten, die einstückig mit dem Boden 172 ausgebildet sein können, oder die Laschen 180 können an dem Boden 172 angebracht sein, beispielsweise durch Schweißen. Der Boden 172 und/oder die Laschen 180 kann bzw. können durch Stanzen ausgebildet werden. Jede Lasche 180 kann ein Montageloch 182 aufweisen, um den Boden 172 am oben genannten unterstützten Körper 102 (beispielsweise einem Sitz) zu montieren. Die Außenwand 174 ist im Wesentlichen zylindrisch. Das Führungselement 112 kann ferner einen ringförmigen Puffer 184 beinhalten, der an einer Innenfläche des Bodens 172 montiert ist. Der Puffer 184 dient als Polster, welches mit dem oberen Abschnitt der ringförmigen Wand 166 in Berührung kommt, wenn das Speicherelement 110 und das Führungselement 112 in Bezug aufeinander kontrahiert werden, wobei der Puffer 184 verhindert, dass die ringförmige Wand 166 mit dem Boden 172 des Führungselements 112 in Berührung kommt, und eine Abpolsterung zwischen der ringförmigen Wand 166 und dem Boden 172 bereitstellt. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann der Puffer 184 aus Gummi oder Schaumstoff bestehen und kann auf jede geeignete Weise ausgebildet werden, beispielsweise durch Formen. Ferner kann der Puffer 184 stoffschlüssig direkt an den 172 angefügt sein (beispielsweise durch einen Klebstoff oder durch Härten des Puffers 184 auf einem Metall, beispielsweise einem metallischen Boden 172), oder er kann mittels eines oder mehrerer Befestigungsmittel an der Basis 172 oder der Außenwand 174 angebracht sein.
-
Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann das Führungselement 112 ferner ein an der Innenfläche der Außenwand 174 befestigtes Lager 186 beinhalten. Das Lager 186 erleichtert das Gleiten der Außenwand 174 in einer teleskopischen Beziehung mit der ringförmigen Wand 166 des Speicherelements 110, wobei die ringförmige Wand 166 das innere Element der teleskopischen Beziehung ist. Wie in 3 und 10 dargestellt ist, kann das Lager 186 im Wesentlichen die ganze Innenfläche der Außenwand 174 bedecken und kann somit als Hülse (die als Lage, Buchse oder Laufbuchse bezeichnet werden kann) auf der Innenfläche der Außenwand 174 ausgebildet sein. Zum Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, kann das Lager 186 aus Polytetrafluorethylen (TEFLON®) oder UHMW (ultrahochmolekularem) Polyethylen bestehen und kann auf jede geeignete Weise ausgebildet werden. Das Lager 186 kann (beispielsweise durch Vulkanisieren) stoffschlüssig an die Innenfläche der Außenwand 174 gefügt oder geklebt werden. Alternativ dazu kann das Lager 186 in den von der Außenwand 174 gebildeten Zylinder eingepresst werden und somit radial passgenau innerhalb der Innenfläche der Außenwand 174 sitzen.
-
In einer anderen Form kann das Lager der vorliegenden Erfindung als eine oder mehrere Lagerbaugruppen mit einer Vielzahl von Spuren und einer Vielzahl von Kugel- oder Rollenlagern dazwischen ausgebildet werden. Zum Beispiel kann eine Lagerbaugruppe eine lineare Spur, die in Axialrichtung an der Innenfläche der Außenwand 174 montiert ist (siehe den Doppelpfeil 192, wobei die Axialrichtung als im Wesentlichen vertikal verstanden wird), eine weitere lineare Spur, die in Axialrichtung am vertikalen Abschnitt der Außenfläche der ringförmigen wand 166 montiert ist, und eine Vielzahl von Kugel- oder Rollenlagern beinhalten, die zwischen diesen Spuren so angeordnet sind, dass sie darauf laufen kann. Diese Spuren können an den entsprechenden Wänden 174, 166 angeschraubt sein. Eine Vielzahl von diesen Lagerbaugruppen (beispielsweise drei oder vier solcher Lagerbaugruppen) kann vertikal um die Innenfläche der Außenwand 174 und somit auch vertikal um die Außenfläche des vertikalen Abschnitts der ringförmigen Wand 166 herum angeschraubt bzw. mit Bolzen angebracht sein. Diese Kugellagerbaugruppen können aus jedem geeigneten Material bzw. allen geeigneten Materialien hergestellt werden.
-
Wie in den 2 und 3 dargestellt, umschließt das Führungselement 112 zumindest zum Teil das Speicherelement 110 und ist somit, wie vom Doppelpfeil 192 gezeigt ist, dafür ausgelegt, axial in Bezug auf dem Speicherelement 110 zu gleiten. Der Boden 172 und die Außenwand 174 können einzeln durch Stanzen, Formstanzen, Spanen oder ein beliebiges anderes geeignetes Verfahren ausgebildet werden und können beispielsweise durch Schweißen zusammengefügt werden, oder der Boden 172 und die Außenwand 174 können einstückig ausgebildet werden, ohne dass Schweißen erforderlich ist. Ferner stellen der Speicher 110 und das Föhrungselement 112 durch die ringförmige Wand 166 und die Außenwand 174 eine laterale Belastungsstabilität ebenso wie eine Längsbelastungsstabilität bereit. Als Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint, können der Boden 172, die Laschen 180 und die Außenwand 174 des Führungselements 112 aus Stahl, Aluminium oder einem Verbundstoff bestehen und können im Wesentlichen starr sein.
-
Das Gasfedersystem 106 kann ferner einen Gurt 188 beinhalten, wie in 2 und 3 dargestellt ist. Der Gurt 188 kann beispielsweise aus Nylon bestehen und kann wie ein Sicherheitsgurt sein. Der Gurt 188 dient als Verlängerungsbegrenzer. Anders ausgedrückt begrenzt der Gurt 188 die Strecke, über die die einzelnen Böden 150, 172 voneinander beabstandet sein können. Auf diese Weise gleitet das Führungselement 112 nicht vom Speicherelement 110 herunter; genauer verhindert der Gurt 188, dass die Außenwand 174 oben von der ringförmigen Wand 166 herunterrutscht. Alternativ dazu können vorstehende Anschläge in die oben genannten Rollenspurführungslager eingebaut sein, um die gleiche Funktion wie der Verlängerungsbegrenzungsgurt 188 zu erfüllen.
-
Zusammengefasst beinhaltet die vorliegende Erfindung ein Speicherelement
110, das mit mindestens einer Gasfeder
108 in Fluidverbindung steht. Die Größen des Speichers
110 und der Gasfeder
108 sind so bemessen, dass sie die angemessenen Last- und dynamischen Reaktionen in Verbindung mit mindestens einem Öffnungsdurchlass
132 bereitstellen. Ein Verfahren zum direkten Verbinden einer Gasfeder
108 mit einem Speicher
110 kann beinhalten, dass der Speicher
110 ein extrudiertes Loch
170 aufweist und ein Gasfedermerkmal Schnapplaschen
130 und einen O-Ring aufweist; eine ähnliche Verbindung zwischen verschiedenen Teilen ist im
US-Patent Nr. 7,959,138 B2 offenbart. Die Gasfeder
108 wird direkt am Speicher
110 montiert und überträgt Lasten darüber. Daher kann das Speicherelement
110 nach Bedarf Trägerelemente aufweisen. Falls ein zusätzliches Speichervolumen nötig ist, kann die Speicherkammer (die vom Außenkammerbereich
154 definiert wird) zumindest um einen Abschnitt der mindestens einen Gasfeder
108 herum verlaufen und diesen umschließen. Das Speicherelement
110 weist eine Montagefläche gegenüber der Gasfeder
108 mit geeigneten Montagemerkmalen, wie Zapfen, Blindmuttern oder Montagelaschen auf. Abhängig vom Typ des verwendeten Führungslagers
186, kann das Speicherelement
110 ein Führungslagermerkmal (beispielsweise eine Spur für Kugellager), das eine axiale Verlagerung ermöglicht, mit einem komplementären Führungslagermerkmal
186 eines Führungsgehäuses
112 aufweisen, falls das Lager
186 als Kugel- oder Rollenlageranordnung ausgebildet ist. Alternativ dazu kann das Führungslager
186 mindestens ein reibungsarmes Polymer, mindestens ein ölimprägniertes Metall, Kugellager oder dergleichen beinhalten. Das Führungsgehäuse
112 hält eine Ausrichtung mit dem Speicherelement
110 aufrecht, ermöglicht aber eine axiale Verlagerung bei der Montage an einem dem Speicherelement
110 gegenüberliegenden Ende der Gasfeder
108. Das Führungsgehäuse
112 (welches als Führungselement
112 bezeichnet werden kann) weist eine der Gasfeder
108 gegenüberliegende Montagefläche mit geeigneten Montagemerkmalen, wie Zapfen, Blindmuttern oder Montagelaschen auf. Um einen Federweg zu begrenzen, kann ein optionaler Pufferanschlag (beispielsweise der Puffer
184) zwischen dem Führungsgehäuse
112 (genauer dem Boden
172 des Führungsgehäuses
112) und dem Speicherelement
110 vorgesehen sein. Um einen Ausfederungsweg zu begrenzen, kann ebenso ein Verlängerungsbegrenzer wie ein Gurt
188 dazwischen vorgesehen sein (das heißt zwischen dem Führungsgehäuse
112 und dem Speicherelement
110). Falls das Führungsgehäuse
112 das Speicherelement
110 im Wesentlichen umschließt, können optionale Entlüftungslöcher
178 darin vorgesehen werden (beispielsweise Entlüftungslöcher
178 (von denen in
2 vier dargestellt sind) im Boden
172 des Führungsgehäuses
112), um unnötige Druckunterschiede zu verhindern. Ferner können beliebige der im Wesentlichen starren Abschnitte des Gasfedersystems
106 durch Stanzen (beispielsweise Blechstanzen), Formstanzen, Umformen, Biegen, Spanen, Gießen und durch gegenseitiges Befestigen und/oder Verschweißen von einzeln ausgebildeten Teilen ausgebildet werden.
-
Beim Zusammenbau können Bänder 138 und 144 verwendet werden, um die flexible Wand 118 am Kolben 116 bzw. an der Abdeckung 120 anzuquetschen. Die Abdeckung 120 kann mittels einer Mutter, die an dem mit einem Gewinde versehenen Hals oder Zapfen der Abdeckung 120 angeschraubt wird, wie oben beschrieben, am Boden 172 befestigt werden. Die zweite Wand 126 des Kolbens 116 kann in das Loch 170 eingeführt werden, bis die Schnapplaschen 130 aus dem Flansch 168 herausschnappen, um dadurch den Kolben 116 am Speicherelement 110 zu befestigen (nachdem die Dichtung bereits in die Dichtungsnut 134 eingesetzt worden ist). Die Außenwand 174 kann über den äußeren radialen Umfang der ringförmigen Wand 166 gleiten. Bis Druckluft in die Luftfederanordnung 108 eingebracht wird, kann der Puffer 184 oben auf der ringförmigen Wand 166 aufliegen. Die Montagevorrichtung 104 kann mittels der Montagelöcher 158 am Speicher 110 gesichert werden. Der Körper 102 kann mittels der Montagelöcher 182 am Führungselement 112 gesichert werden. Der Gurt 188 kann mittels der Montagelöcher 158 und 182, das heißt auf die gleiche Weise wie bei der Befestigung des Gasfedersystems 106 am Körper 102 (beispielsweise an einem Sitz) und an einem Boden (oder einer anderen Montagevorrichtung 104) mittels Montagelöchern 158 und 182 an den Böden 150, 172 (oder den Laschen 156, 180) befestigt werden und kann verwendet werden, um den Gurt 188 an den Laschen 156, 180 zu sichern. Die einzelnen Komponenten des Gasfedersystems 106 können als massive oder hohle Körper ausgebildet werden. Gemäß einer Ausführungsform (die als Beispiel, aber nicht als Beschränkung gemeint ist) kann das Speicherelement 110 aus Stahl hergestellt werden und das Führungselement 112 (insbesondere der Boden 172, die Laschen 180 und/oder die Außenwand 174) kann aus Aluminium hergestellt werden.
-
Im Einsatz kann das Gasfedersystem 106 in einer als Beispiel dienenden Anwendung eines luftgefederten Sitzes, beispielsweise für einen schweren Sattelzug verwendet werden; dies wird nur als Beispiel, nicht aber als Begrenzung angeführt. Das Gasfedersystem 106 kann beispielsweise Druckluft als Gas verwenden. Das Luftfedersystem 106 kann für verschiedene Lasten die gleiche Höhe (den gleichen Abstand zwischen dem Körper 102 und der Montageeinrichtung 104) beibehalten. Der Luftdruck kann erhöht werden (beispielsweise mittels eines Lochs 146 des Formstücks 120), um die gewünschte Höhe von 102 zu erhalten. Das Führungselement 112 kann relativ zum Speicherelement 110 gleiten, wie vom Doppelpfeil 192 angegeben wird. Das Luftfedersystem 106 ist vorteilhafterweise in Bezug auf die Federrate abstimmbar (wenn zum Beispiel ein größeres Luftvolumen verfügbar ist, dann kann eine Luftfedersystem „weicher” sein, was durch Anbringen eines größeren Luftspeichertanks an einer Luftfeder erreichbar ist). Eine Dämpfung findet mittels der Öffnung 132 zwischen dem Luftfedervolumen der Gasfederanordnung 108 und dem Speichervolumen des Speicherelements 110 statt. Die Bewegung der Luftfederanordnung 108 (das heißt die Verlängerung und Verkürzung der Luftfederanordnung 108, die mit der Verlängerung und Verkürzung des Gasfedersystems 106 zusammenhängt, was daran sichtbar ist, dass sich der Boden 172 näher an den oder weiter von dem Boden 150 weg bewegt) bewirkt, dass sich Luft mittels der Öffnung 132 in und aus dem Speicherelement 110 bewegt. Im Allgemeinen kann dann, wenn eine Masse aufgehängt wird, diese Masse mit einer bestimmten Frequenz schwingen, und eine Dämpferleistung kann auf diese Frequenz abgestimmt werden (um Vibrationen zu vermeiden oder zu minimieren). In der vorliegenden Erfindung kann das Gasfedersystem 106 auf die in Bezug auf die Schwingungsfrequenz beste Dämpfungsleistung in Bezug auf die Größe der Volumina (das heißt das Verhältnis der Volumina im Zusammenhang mit der Gasfederanordnung 108 und dem Speicherelement 110) und der Öffnung 132 abgestimmt werden. Somit wird Luft mittels der Öffnung 132 in das und aus dem Speicherelement 110 getrieben, wenn sich die Gasfederanordnung 108 zyklisch auf und ab bewegt, wobei eine Dämpfungswirkung mittels der Öffnung 132 auftritt, wenn die Luft durch die Öffnung 132 tritt.
-
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Nutzung eines Gasfedersystems 106, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen einer Gasfederanordnung 108, eines Speicherelements 110, und eines Führungselements 112, wobei die Gasfederanordnung 108 mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass 132 beinhaltet, das Speicherelement 110 mit der Gasfederanordnung 108 verbunden ist, das Führungselement 112 mit der Gasfederanordnung 108 verkoppelt ist und das Speicherelement 110 zumindest zum Teil umschließt; und fluidtechnisches Verbinden der Gasfederanordnung 108 mit dem Speicherelement 110 über mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass 132; axiales Gleitenlassen des Führungselements 112 in Bezug auf das Speicherelement 110. Wie oben beschrieben kann der Körper 104, der vom Gasfedersystem 106 unterstützt werden kann, eine Resonanzfrequenz aufweisen, wenn er am Gasfedersystem 106 aufgehängt ist. Diese Resonanzfrequenz kann anhand eines Frequenzmessers (nicht dargestellt) gemessen werden, und das Verhältnis des Speichervolumens zum Luftfedervolumen kann als Reaktion auf die gemessene Resonanzfrequenz angepasst werden, um eine verbesserte Dämpfung bereitzustellen. Ferner kann die Durchlassgröße des mindestens einen Gasdämpfungsdurchlasses, beispielsweise der Öffnung 132, als Reaktion auf die gemessene Resonanzfrequenz angepasst werden, und zwar entweder allein oder in Verbindung mit der Anpassung des Verhältnisses des Speichervolumens zum Luftfedervolumen, um für eine verbesserte Dämpfung zu sorgen. Die Anpassung des Verhältnisses des Speichervolumens zum Luftfedervolumen und der Durchlassgröße kann unter Verwendung einer simulierten Resonanzfrequenz des Körpers 104 durchgeführt werden, bevor das Gasfedersystem 106 installiert wird, oder sie kann durchgeführt werden, wenn der Körper 104 und das Gasfedersystem 106 beispielsweise in einem Fahrzeug installiert werden. Möglichkeiten zur Anpassung des Verhältnisses des Speichervolumens zum Luftfedervolumen können beispielsweise das Ändern der Größe des Speicherelements 110, das Ändern der Größe der Gasfeder 108 und das Ändern der Gasmenge in der Innenkammer 136 beinhalten. Ebenso kann die Durchlassgröße durch Vergrößern oder Verkleinern der Durchlassgröße; Ändern des Ausmaßes einer Blockierung (des Prozentanteils des Durchlasses, der nicht blockiert ist) des mindestens einen Gasdämpfungsdurchlasses; oder Blockieren eines oder mehrerer Gasdämpfungsdurchlässe, falls mehrere Gasdämpfungsdurchlässe verwendet werden angepasst werden. Diese Anpassungen werden nur als Beispiel angegeben und sollen den Bereich der Anpassungen, die vorgenommen werden können, nicht einschränken. Die Anpassungen können manuell von einem Anwender vorgenommen werden oder können unter Verwendung einer automatischen Steuereinrichtung durchgeführt werden.
-
Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Nutzung eines Trägersystems 100, wobei das Verfahren die folgenden Schritte beinhaltet: Bereitstellen eines Körpers 102 und eines Gasfedersystems 106, das den Körper 102 unterstützt, wobei das Gasfedersystem 106 eine Gasfederanordnung 108, ein Speicherelement 110 und ein Führungselement 112 beinhaltet, wobei die Gasfederanordnung 108 mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass 132 beinhaltet, das Speicherelement 110 mit der Gasfederanordnung 108 verbunden ist, das Führungselement 112 mit der Gasfederanordnung 108 verkoppelt ist und das Speicherelement 110 zumindest zum Teil umschließt; fluidtechnisches Verbinden der Gasfederanordnung 108 mit dem Speicherelement 110 über mindestens einen Gasdämpfungsdurchlass 132; axiales Gleitenlassen des Führungselements 112 in Bezug auf das Speicherelement 110.
-
Obwohl diese Erfindung in Bezug auf mindestens eine Ausführungsform beschrieben worden ist, kann die vorliegende Erfindung ferner innerhalb des Gedankens und Bereichs dieser Offenbarung modifiziert werden. Diese Patentanmeldung soll daher jegliche Variationen, Anwendungen oder Anpassungen der Erfindung unter Verwendung ihrer allgemeinen Prinzipien abdecken. Ferner soll diese Patentanmeldung solche Abweichungen von der vorliegenden Offenbarung abdecken, die im Rahmen der bekannten oder üblichen technischen Praxis, zu der diese Erfindung gehört, und in den Grenzen der beigefügten Ansprüche liegen.
