DE1291566B

DE1291566B - Mit Druckmittel gefuellte Feder

Info

Publication number: DE1291566B
Application number: DEM75838A
Authority: DE
Inventors: Hirst Archie John
Original assignee: Metalastik Ltd
Current assignee: Metalastik Ltd
Priority date: 1966-10-13
Filing date: 1967-10-11
Publication date: 1969-03-27
Also published as: GB1189295A; FR1540178A; SE341820B; ES345974A1; US3475015A

Description

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Die Erfindung betrifft eine mit Druckmittel ge- die Feder im Betrieb starken Stoßbelastungen in

füllte Feder, welche aus einem Zylinder, einem in Querrichtung unterworfen wird und das Druckmittel

diesem beweglichen Kolben, dessen Wand von der hinter den Führungsring treten kann. Um dies zu

Innenfläche der Zylinderwand Abstand hat, und aus verhindern sind die beschriebenen, abgewandelten einer zwischen Kolben und Zylinder abrollenden 5 Ausführungsformen vorgesehen, durch die sicher-

Membran besteht. Damit solche Luftfedern nicht nur gestellt wird, daß der Führungsring in seine richtige

senkrechte Kräfte, sondern auch in waagerechter Lage zurückkehrt, wenn er aus dieser herausgedrängt

Ebene wirkende Kräfte aufnehmen können, ist im wird.

Ringraum zwischen dem Kolben und der Innenfläche In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der der Zylinderwand ein Führungsring mit kreisförmi- io mit Druckmittel gefüllten Feder dargestellt. Es zeigt

gem Querschnitt votgesehen, der unter radialer Vor- F i g. 1 im Querschnitt eine mit Druckmittel ge-

kompression steht Und mit der Membran abrollt·. ■' ..'füllte. Feder, ;in der Linie A-A der Fig. 2 ge-

Weiterhin ist eine Luftfeder mit einem unter dem schnitten,

Rollbalg liegenden Gleitring bekannt, der dazu dient, Fig. 2 die in Fig. 1 veranschaulichte Feder in die Rollmembran vor Beschädigungen der zu ihrer 15 Ansicht von unten und von oben und

Stützung vorgesehenen Stahlbänder zu schützen. Fig. 3 und 4 Darstellungen abgewandelter Federn.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Luft- Der Kolben 10 hat einen Außendurchmesser, der

federn mit Führungsring der geschilderten Art so kleiner ist als der Innendurchmesser des Zylinders 11

weiterzubilden, daß der Ring der Bewegung der (vgl. F i g. 1 und 2). Der Kolben ist ein Tauchkolben Rollmembran möglichst genau folgt und stets in 20 und hat eine Kolbenwand 12 und einen Kolbenboden

einer Durchmesserebene liegt. Weiterhin soll der 13 mit vier Befestigungsschrauben 15, die gleichen

Führungsring gegebenenfalls auch die Dichtung Winkelabstand voneinander haben. Der haubenartige

übernehmen. obere Teil des Zylinders ist im ganzen mit 17 be-

Zur Lösung dieser Aufgabe ist gemäß der Erfin- zeichnet, seine Wand 18 ist als Kegelstumpfmantel dung der Führungsring in der Bucht der Roll- 25 ausgebildet, derart, daß der größere Durchmesser

membran untergebracht. unten liegt. Der obere Teil 17 des Zylinders ist mit

In Weiterbildung der Erfindung kann der Füh- dem Teil 20 verbunden, der im wesentlichen zylin-

rungsring dazu dienen, den Zwischenraum zwischen drische Form hat und einen nach innen gerichteten

dem Kolben und der Zylinderwand abzudichten, wo- Flansch 21 an seinem unteren Ende aufweist, der als

bei in der Rollmembran Löcher vorgesehen sind, 3° Anschlag dient. Der Flansch 21 kann auch fort-

durch welche Luft aus dem Raum zwischen den sich gelassen werden.

normalerweise berührenden Flächen des Führungs- In den Nasen 24 am Zylinderkopf befinden sich

rings und der Rollmembran entweichen kann. Bei Gewindelöcher 23, die außerhalb der Zylinderwand

dieser Ausführungsform ist sichergestellt, daß der liegen und zum Einschrauben von Schraubenbolzen

Luftdruck in der Feder derart wirkt, daß der Füh- 35 dienen. Der Zylinderkopf ist mit dem Zylinderunter-

rungsring richtig im Verhältnis zur Rollmembran teil durch Schraubenbolzen 25 verbunden, die von

geführt wird. Wenn nämlich das Druckmittel zwi- unten durch Bohrungen bzw. Durchgänge in den

sehen die sich normalerweise berührenden Flächen Teilen 26 geführt sind, welche mit dem Zylinder-

des Führungsrings und der Rollmembran eindringt, unterteil ein Stück bilden. Die Schrauben 25 sind in

kann es durch die Löcher in der Rollmembran nach 40 entsprechende Gewindelöcher des Teils 24 hinein-

außen gelangen, so daß eine Verschiebung des geschraubt.

Führungsrings vermieden wird. - Der Kolben 10 hat Spiel in Zylinder 11 in dem Die Feder kann auch so ausgebildet sein, daß in Sinne, daß ein beträchtlicher Abstand zwischen dem an sich bekannter Weise der Abstand der Flächen Kolbenhemd 12 und der gegenüberliegenden Innendes Kolbens und des Zylinders in der Richtung zu- 45 wand des Zylinderunterteils 20 vorhanden ist. Beim nimmt, in welcher die Rollmembran zwischen diese dargestellten Ausführungsbeispiel ist in dem durch Flächen eindringt. Bei dieser Ausführungsform hat diese Wände begrenzten Raum eine flexible RoIlder Führungsring stets die Tendenz, in die richtige membran 30 aus Gummi oder gummiähnlichem Lage zurückzukehren, in welcher die Rollmembran Material zur Abdichtung vorgesehen, die durch ein den Führungsring, an diesem anliegend, umhüllt. 50 Baumwollgewebe od. dgl. verstärkt sein kann. Die Wenn man bei dieser Ausführungsform Löcher in Rollmembran ist einerseits am Kolben und andererder Rollmembran vorsieht, kann die Leckflüssigkeit seits an der Innenwand des Zylinders befestigt, zwischen den sich berührenden Flächen von Füh- Die innere Umfangskante der Rollmembran 30 hat rungsring und Rollmembran austreten, so daß die einen Verstärkungsring 31, der in den flanschartigen Rückkehr des Führungsrings'in die richtige Lage 55 -Befestigungsteil 32 bei der Fertigung eingelegt ist. durch den Druck des Druckmittels unterstützt wird. Mittels des Flansches 32 wird die Rollmembran 30 Wenn man eine gegen das Druckmittel dichte Roll- am Umfang des Kolbenbodens 13 mittels der Klemmmembran vorsieht und der Führungsring in die ur- platte 33 befestigt, die mittels der Schrauben 34 ansprüngliche Lage zwischen Kolben und Zylinder- gebracht ist.

wand unter beträchtlicher radialer Vorkompression 60 Die Klemmplatte 33 hat einen als Anschlag die-

gedrückt ist, so daß er gegen die Rollmembran ab- nenden Umfangsteil 35. Auf der Klemmplatte 33 ist

dichtet und in der Bucht der Rollmembran richtig mittig ein ringförmiger, mittels Vulkanisation oder

liegt, kann sich der Führungsring aus dieser Lage im Klebung mit der Platte verbundener Gummianschlag

Verhältnis zur Rollmembran nicht herausbewegen, 36 angebracht, durch den, wenn er von innen gegen

weil sonst ein Vakuum zwischen Führungsring und 65 den Zylinderkopf 17 stößt, die Auslenkung der Feder

Rollmembran entstehen würde. Es kann jedoch in senkrechter Richtung begrenzt wird,

vorkommen, daß zwischen dem Führungsring und In die äußere Umfangskante der Rollmembran 30

der Rollmembran Undichtigkeiten auftreten, so daß ist ein Ring 38 von L-förmigem Querschnitt eingelegt,

der bei der Fertigung mit der Rollmembran verbunden ist und einen radial nach außen gerichteten Flansch 39 hat, der zwischen dem Zylinderkopf und dem Zylinderunterteil eingeklemmt ist, wodurch die Verbindung der Rollmembran 30 mit dem Zylinder hergestellt wird. Der nach unten weisende Rand 18 des Zylinderkopfes ist überfalzt, so daß er über die Wand des Zylinderunterteils und den Flansch 39 der Befestigung der Rollmembran paßt und diese so festklemmt.

Auf die beschriebene Weise wird eine druckmitteldichte Verbindung zwischen der inneren Umfangskante und der äußeren Umfangskante der Rollmembran und dem Kolben bzw. dem Zylinder erhalten.

An dem nach unten gehenden Randteil 18 des Zylinderkopfes 17 ist ein Nippel 40 zum Anschluß einer Luftleitung vorgesehen.

Ein Führungsring 45 aus Gummi oder gummiähnlichem Material, ein sogenannter O-Ring, ist zwischen der Kolbenwand 12 und der Innenwand des Zylinderunterteils 20 vorgesehen, der gegen diese Teile in radialer Vorkompression anliegt. Wenn der bei diesem Ausführungsbeispiel gezeigte Führungsring 45 von äußeren Kräften frei ist, hat er einen kreisförmigen Querschnitt. Durch die radiale Vorkompression nimmt der Führungsring die in F i g. 1 veranschaulichte Querschnittsgestaltung an, was während des Einbaus geschieht. Der Führungsring 45 ist in der Lage dargestellt, die als die »richtige Lage« bezeichnet wird, in der er in der von der Rollmembran gebildeten Bucht so liegt, daß die Rollmembran den Führungsring teilweise umhüllt, damit kein Spalt hinter dem Führungsring zwischen diesem und der Bucht der Rollmembran vorhanden ist.

Bei senkrechter Auslenkung der Feder rollen der Führungsring 45 und die Rollmembran 30 zwischen dem Zylinderunterteil 20 und der Kolbenwand 12 aufeinander ab. Der Führungsring 45 wird durch den Luftdruck im Zylinderraum 50 oberhalb der Rollmembran 30 in der Bucht dieser Rollmembran gehalten, die den Führungsring umhüllt bzw. gegen diesen anliegt. Die senkrechte Auslenkung der Feder wird nach oben durch den Anschlag 36 und nach unten durch die Teile 21 bzw. 25 begrenzt, die gegen die Außenseite der Bucht der Rollmembran 30 bzw. gegen die Oberseite des Wulstrings 45 anschlagen. In Anpassung an die Bucht der Rollmembran ist der Anschlag 21 im Querschnitt gerundet.

Relativen Bewegungen des Kolbens und des Zylinders in waagerechter Ebene leistet der unter Kompression stehende Führungsring 45 Widerstand. Die Feder hat daher Steifigkeit in waagerechter Ebene in allen radialen Richtungen und bei Bewegungen in senkrechter Richtung.

Die radiale Vorkompression des Führungsrings 45 verhindert normalerweise bei einer Auslenkung der Feder in waagerechter Ebene (z. B. nach rechts in F i g. 1) eine Aufhebung der Abdichtung zwischen dem Führungsring 45 und der Rollmembran 30 an der der Richtung der relativen Bewegung abgekehrten Seite des Führungsrings (z. B. auf der linken Seite in Fig. 1). Bei einer verhältnismäßig großen radialen Auslenkung kann jedoch Druckluft hinter den Führungsring 45 eindringen und diesen verschieben. Deshalb sind Löcher 30a (vgl. Fig. 3 und 4) vorgesehen, durch die die Luft austreten kann. Die öffnungen 30« sind normalerweise durch die Fläche des Führungsrings 45 abgedeckt und abgedichtet, so daß der Austritt von Druckluft aus dem Zylinderinnenraum 50 verhindert wird.

Die Kolbenwand 12 α und die Zylinderwand 20 a können, wie in F i g. 4 veranschaulicht, so ausgebildet sein, daß sie — im Querschnitt betrachtet — nach unten, also in der Richtung, in der die Rollmembran zwischen sie bewegt wird, divergieren. Dadurch wird dem Führungsring 45 die Tendenz erteilt, stets in die in F i g. 4 veranschaulichte Lage im Verhältnis zur Rollmembran zurückzukehren, falls er aus dieser Lage verdrängt worden ist.

Ein in üblichen Verfahren durch Vulkanisation in der Form hergestellter O-Ring hat eine deutliche Tendenz, seine ursprüngliche, bei der Fertigung erhaltene Lage wieder einzunehmen. Ein solcher O-Ring leistet der Rollbewegung über die erste halbe Umdrehung Widerstand und springt danach in die Lage zurück, die er bei der Fertigung erhalten hat. Um dies zu vermeiden, wird ein »neutraler« Führungsring verwendet, der aus einer zu einem Ring gebogenen Schnur gefertigt ist und daher keine Tendenz hat, in eine bestimmte Lage zurückzukehren.

Unabhängig davon, ob der Führungsring ein neutraler Ring ist oder nicht, wird die Dämpfungsarbeit durch die Verformung dieses Ringes geleistet, indem er zwischen der Kolbenwand und der Zylinderwand abrollt. Dadurch kann ein beträchtlicher Selbstdämpfungsfaktor entstehen, wenn die Feder senkrechten Schwingungen unterworfen wird. Es kann auch eine Dämpfung durch Reibung gegeben sein, die bei der Gleitbewegung zwischen dem Führungsring und der Rollmembran auftritt. Solche Gleitbewegungen, die im Gegensatz zu reinen Abrollbewegungen stehen, können sich bei senkrechten Auslenkungen der Feder ergeben.

Claims

Patentansprüche:

1. Mit Druckmittel gefüllte Feder, welche aus einem Zylinder, einem in diesem beweglichen Kolben, dessen Wand von der Innenfläche der Zylinderwand Abstand hat, und aus einer zwischen Kolben und Zylinder abrollenden Membran besteht und im Ringraum zwischen dem Kolben und der Innenfläche der Wand des Zylinders einen unter radialer Vorkompression stehenden, mitabrollenden Führungsring mit kreisförmigem Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring in der Bucht der Rollmembran (30) untergebracht ist.

2. Feder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Bereich der Rollmembran (30), welcher unter normalen Betriebsbedingungen mit dem Führungsring (45) in Berührung steht, Löcher (30 a) vorgesehen sind.

3. Feder nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Abstand der Flächen (12 bzw. 20) des Kolbens und des Zylinders in der Richtung zunimmt, in welcher die Rollmembran (30) zwischen diese Flächen eindringt.

4. Feder nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise am Kolben (10) und/oder am Zylinder (17) Anschläge (21, 35) zur Begrenzung der Bewegung

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des Führungsrings (45) in Achsrichtung des Zylinders (17) vorgesehen sind.

5. Feder nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der Führungsring (45) in jeder Lage frei von Drehkräften um seine Querschnittsachse ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen