DE69907282T2

DE69907282T2 - Obere halterung einer luftfeder

Info

Publication number: DE69907282T2
Application number: DE69907282T
Authority: DE
Inventors: Guy Mark TROWBRIDGE
Original assignee: Goodyear Tire and Rubber Co
Current assignee: VEYANCE TECHNOLOGIES, INC., FAIRLAWN, OHIO, US
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2004-05-27
Anticipated expiration: 2019-05-29
Also published as: DE69907282D1; WO2000073676A1; EP1187999A1; EP1187999B1; AU4213099A

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist auf eine Halterung für eine Luftfeder gerichtet. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung eine thermoplastische obere Halterung für eine Luftfeder, die für eine einfache Luftfederanordnung und -befestigung sorgt, wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 definiert ist.
Hintergrund der Erfindung
Luftfedern werden seit mehreren Jahren für Kraftfahrzeuge und verschiedene andere Maschinen und Anlagen verwendet. Die Federn liefern eine Dämpfung zwischen beweglichen Teilen, in erster Linie, um darauf ausgeübte Stoßbelastungen zu absorbieren. Die Luftfeder besteht aus mindestens einem, zwischen einem Paar Halterungen verlaufenden biegsamen elastomeren verstärkten Balg, der eine Druckkammer darin bildet. Der Balg hat typischerweise an jedem Ende einen verhältnismäßig unausdehnbaren Wulstkern, um den Balg an den Halterungen zu sichern. Alternativ dazu kann der Balg mittels herkömmlicher Quetschmittel an den Halterungen gesichert werden. Ein oder mehrere, mit der Luftfeder verbundene Kolben können vorhanden sein. Die Halterungen können auch beim Sichern der Luftfeder auf beabstandeten Komponenten oder Teilen des Fahrzeugs oder der Anlage helfen, indem sie an einer Befestigungs platte gesichert werden, die am beweglichen Teil des Fahrzeugs oder der Maschine angebracht ist.
Das Fluid in der Druckkammer, im allgemeinen Luft, absorbiert einen Großteil des darauf ausgeübten oder von einer der Halterungen erfahrenen Stoßes. Die Halterungen bewegen sich in Richtung aufeinander zu und voneinander weg, wenn die Feder irgendwelchen Kräften ausgesetzt ist.
Sowohl die obere als auch die untere Halterung sind herkömmlicherweise aus gestanztem Metall geschaffen. Falls die Luftfeder einen Kolben aufweist, kann der Kolben, an dem die untere Halterung gesichert ist, metallisch oder thermoplastisch sein. Ein an jeder Halterung befestigter und zur Aufprallabsorption und Übertragung vorgesehener Stoßfänger ist gewöhnlich thermoplastisch oder thermoelastisch je nach den Kräften, die letztendlich auf die Luftfeder wirken werden, und den Kräften, denen der Stoßfänger ausgesetzt sein wird.
Wenn die Luftfeder an einem Fahrzeug montiert wird, werden eine aus beschichteten Stahlstanzungen hergestellte Teilanordnung und Leitungssystemkomponenten verwendet, um eine unverlierbare Befestigung des Montageanschlusses, der Luftverbindung und des Luftbalgwulstes zu erreichen. Derartige herkömmliche Befestigungsmittel sind in den folgenden US-Patenten veranschaulicht: 5,203,585; 5,464,245; 5,403,031; 5,346,247 und 4,733,876 (die eine obere Halterung aus zwei Materialien aufweist, welche eine sich von zwei miteinander verbundenen flachen Platten erhebende Befestigungsstruktur hat). Andere bekannte Luftfedern und Halterungen sind durch US 5,535,994 und EP 295,392 offenbart.
Zusammenfassung
Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, ein leichtes kostengünstiges Mittel zum einfachen Anbringen des Endes der Luftzufuhr der Luftfeder direkt an einer Schiene eines Aufhängerahmens eines Fahrzeugs zu schaffen, wie in Anspruch 1 definiert ist.
Die vorliegende Erfindung ist eine verbesserte Luftfeder zum Absorbieren und Übertragen von Stoßbeanspruchungen zwischen in Bezug aufeinander beweglichen Teilen. Die Luftfeder weist einen biegsamen zylindrischen Balg auf, der an jedem Ende gesichert ist, um darin eine Fluidkammer zu bilden. Ein Ende des Balgs ist an einer Halterung gesichert. Die Halterung weist eine gerippte Verstärkungsstruktur auf, die eine direkte Anbringung der Luftfeder an einem der beweglichen Teile ermöglicht.
Die gerippte Verstärkungsstruktur der offenbarten Halterung besteht aus mehreren Rippen. In einer alternativen Konstruktion können die Rippen über die volle Länge der Verstärkungsstruktur verlaufen. Die Rippen können auch mindestens zwei Gruppen Rippen sein, wobei sich die Rippen in Bezug aufeinander unter verschiedenen Winkeln erstrecken.
Die offenbarte Halterung weist eine axial verlaufende Befestigungsplatte zum direkten Befestigen der Luftfeder am beweglichen Teil auf.
Die offenbarte Halterung weist auch eine Wulstsitzfläche auf. Die Wulstsitzfläche ist der gerippten Verstärkungsstruktur benachbart.
Die offenbarte Halterung ist aus einem thermoplastischen Material mit einer Zugfestigkeit im Bereich von 1965 bis 3165 kg/cm² (28.000 bis 45.000 psi) und einer Biegefestigkeit im Bereich von 2810 bis 4220 kg/cm² (40.000 bis 60.000 psi) geschaffen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird beispielhaft und mit Verweis auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in welchen:
1 eine halbe Querschnittansicht einer Luftfeder mit der erfindungsgemäßen oberen Halterung ist;
2 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Halterung ist;
3 eine Seitenansicht der oberen Halterung ist;
4 eine Draufsicht der Halterung ist;
5 eine Unteransicht der Halterung ist; und
6 eine Querschnittansicht der Halterung durch die Linie 6-6 von 3 ist.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird innerhalb einer zusammengebauten Luft feder 1 in 1 veranschaulicht. Die Luftfeder 1 weist einen zylindrischen elastomeren Balg 2 auf. Der elastomere Balg 2 besteht vorzugsweise aus mindestens 3 Lagen: einer äußeren elastomeren Lage 3, zumindest einer aus elastomeren eingebetteten Verstärkungscords bestehenden Verstärkungslage 4 und einer inneren elastomeren Lage 5. Das obere Ende 6 des Balgs 2 weist einen verhältnismäßig unausdehnbaren Wulst 7 zum Sichern des Luftbalgs 2 an der erfindungsgemäßen oberen Halterung 8 auf. Der Wulstkern 7 ist mindestens eine durchgehende Wicklung aus einem Draht, vorzugsweise Stahl. Die Konfiguration des Wulstkerns 7 kann wie in herkömmlicher Weise bekannt verschieden sein. Das untere Ende 9 des Luftbalgs 2 kann ebenfalls durch einen Wulstkern 10 zum Sichern des unteren Endes 9 des Luftbalgs 2 definiert sein.
Das untere Ende 9 des Luftbalgs 2 ist an einem Kolben 11 befestigt. Das untere Ende 9 des Luftbalgs 2 kann in beliebiger herkömmlicher Weise gesichert werden, die ein Quetschen des unteren Endes 9 des Luftbalgs 2 an den Kolben oder an eine herkömmliche untere Halterung einschließt, ist aber nicht darauf beschränkt, oder indem der Wulstkern 10 durch eine untere Halterung gesichert wird. Ein interner Stoßfänger kann zum Absorbieren von Aufprallkräften vorgesehen sein. Wenn die Luftfeder 1 in Gebrauch ist, bewegt sich die obere Halterung 8 in einer axialen Richtung, und der Balg 2 bewegt sich an der Außenseite des Kolbens 10 auf und ab.
Die erfindungsgemäße obere Halterung 8, die in 2 bis 6 veranschaulicht ist, ist ein einheitlicher Gegenstand, der mit sowohl einem Wulstsitzmittel 12 als auch einem Befestigungsmittel 13 versehen ist. Die Unterseite der Halterung 8 ist durch die Wulstsitzfläche 12 definiert, siehe 3. An der axial innersten Kante der Wulstsitzfläche 12 in Bezug auf die innerhalb der Luftfeder 1 ausgebildete Luftkammer 14 befindet sich eine Wulsthaltelippe 15. Die Wulsthaltelippe 15 hat eine radiale Breite von höchstens 10 mm und liegt vorzugsweise im Bereich von 2 mm bis 6 mm. Die Breite der Wulsthaltelippe 15 ist größer Null, um zu verhindern, dass bei einem Betrieb der Luftfeder 1 mit niedrigem Druck sich der Wulst 7 demontiert und von der Halterung 8 löst. Falls die Wulsthaltelippe 15 eine größere radiale Abmessung als 10 mm hat, kann dann der Wulst 7 aufgrund der sehr unausdehnbaren Beschaffenheit des Wulstes nicht im Preßsitz auf die Halterung 8 ohne Beschädigung an entweder dem Luftbalg 2 oder dem Wulst 7 angebracht werden. Beim Befestigen des Wulstes 7 an der Halterung 8 wird der Wulst 7 durch die Übermaßpassung zwischen der Wulstsitzfläche 12 und dem Luftfederwulst 7 auf der Halterung 8 gehalten, um eine Dichtung zu erzielen. Der Radius der Wulstsitzfläche 12 ist kleiner als der größste Radius der Halterung 8, aber größer als der Radius des Luftfederwulstes 7.
Der dazwischenliegende Verstärkungsabschnitt 16 der Luftfederhalterung 8 ist durch mehrere Rippen 17 definiert, die sich über die Länge oder Breite des dazwischen liegenden Verstärkungsabschnittes 16 der Halterung 8 erstrecken. Die Rippen 17 liegen zwischen der äußeren Platte 18 und der inneren Platte 19. In 2, 3 und 6 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Rippen 17 veranschaulicht. Wie am deutlichsten in 6 zu sehen ist, erstrecken sich die Rippen 17 über die volle Länge der äußeren und der inneren Platte 18, 19. Die Rippen 17 haben im wesentlichen die gleiche Breite und sind voneinander äquidistant entfernt, was Hohlräume mit gleichen Breiten schafft. Die Rippen 17 sind am Verbindungspunkt mit der oberen und der unteren Platte 18, 19 verbunden. Zwischen den beiden Platten 18, 19 gibt es auch zwei Rippen 20, die senkrecht zu der Mehrzahl Rippen 17 verlaufen. Diese senkrechten Rippen 20 helfen dabei, eine bauliche Abstützung für die Halterung 8 zu schaffen.
Wie erwähnt wurde, ist die veranschaulichte Konfiguration die bevorzugte Ausführungsform für die bauliche Verrippung und Lufteinlaßmittel der oberen Halterung 8. Die Verrippung 17, 20 zwischen der oberen und unteren Platte 18, 19 ist für die bauliche Integrität und den Aufprallwiderstand vorgesehen. Der Abstand zwischen den Rippen 17 und folglich die relativen Breiten der Hohlräume können verschieden sein gemäß den sich ergebenden Aufprallkräften, denen die Luftfeder 1 ausgesetzt sein wird. Sowohl die Verrippung 17 als auch die senkrechte Verrippung 20 können von entweder der oberen Platte 18 oder der unteren Platte 19 ausgehen, ohne die gegenüberliegende Platte zu berühren. Außerdem können alle Kammern mit einem kreisförmigeren Querschnitt und abgerundeteren, radial inneren Endpunkten gebildet werden, als gegenwärtig veranschaulicht ist. Die Verrippung kann auch in anderen Konfigurationen vorgesehen sein, wobei die Verrippung sich unter Winkeln zueinander wie z.B. in einem Fischgrat- oder Diamantmuster erstreckt, um die Festigkeitseigenschaften der Halterung zu variieren. Die Konfiguration des Verrippungsmusters ist nur durch Abformvorgaben begrenzt.
Zwei benachbarte Luftkammern 21 schaffen ein Mittel für den Strom des unter Druck gesetzten Fluids in die und aus der Druckkammer 14. Die Kammern 21 sind mit einer kleineren Breite und einer sich weniger erstreckenden Tiefe als die geformten Hohlräume geschaffen. Am radial innersten Punkt 22 der Fluidzufuhrkammer 21 enden die Kammern 21 in einer Mündung 23, die sich durch die Bodenplatte 19 erstreckt. Die gestufte Konfiguration der Luftzufuhrkammern 21 gestattet, dass während eines Vorgangs nach der Abformung eine Einpreßpassung in der Halterung 8 gesichert wird. Die Wände der Fluidzufuhrkammern 21 sind so geformt, dass sie zu der Konfiguration der Einpreßpassungen passen. Die Mündung 23 kann sich durch die Halterung 8 im Gegensatz zum veranschaulichten radialen/horizontalen Zugang für einen Fluidstrom in nur einer axialen Richtung erstrecken. Für solch eine Konstruktion wird der gesamte Zwischenabschnitt 16 der Halterung 8 durch die Verrippung 17, 20 definiert, und zwei axial verlaufende Mündungen für den einen Satz Luftanschlußstücke verlaufen durch sowohl die obere als auch untere Platte 18, 19.
Auf der axial äußeren Seite der oberen Platte 18 sind Mittel 13 zum Befestigen der Luftfeder 1 an irgendeinem Fahrzeugrahmen oder Träger vorgesehen, an dem man die Luftfeder 1 befestigen möchte. Auf der oberen Platte 18 ist außermittig eine einheitliche Platte 24 angeordnet. Die Anordnung der Platte 24 in Bezug auf die Mitte der oberen Platte 18 sowie die Höhe und Breite der Platte 24 hängen von der Struktur des Fahrzeugrahmens ab, an dem die Luftfeder 1 befestigt werden soll. Die Platte 24 wird durch einen Satz Streben 25 abgestützt. Die Platte 24 und die Streben 25 werden als einstückiger Teil der Halterung 8 geschaffen, indem die Platte 24 mit der Halterung 8 abgeformt, die Platte 24 an die Halterung 8 geschweißt wird oder indem die Platte 24 mit der Halterung 8 verbunden wird; die Platte 24 wird vorzugsweise als ein einstückiger Teil der Halterung 8 abgeformt. Die Platte 24 ist mit mindestens einem Befestigungsloch 26 versehen. Die Löcher 26 sind mit Stahleinsätzen 27 verstärkt, um die Befestigung der Luftfeder 1 zu versteifen.
Die Halterung 8 wird aus einem federnden, vorzugsweise thermoplasti schen Material im Spritzguß geformt. Beispiele eines verwendbaren Materials beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, glasfaserverstärktes Nylon, mit langen Fasern verstärktes Thermoplast, das im Handel als CELSTRAN erhältlich ist, und mit kurzen Fasern verstärktes Thermoplast, das im Handel als ZYTEL erhältlich ist. Die Zugfestigkeit des Materials sollte innerhalb des Bereichs von 1965 bis 3165 kg/cm² (28000 bis 45000 psi) liegen, eine Biegefestigkeit im Bereich von 2810 bis 4220 kg/cm² (40000 bis 60000 psi) und eine Kerbschlag-Izod-Festigkeit von 0,117 bis 0,703 N-m/mm (2,0 bis 12,0 ft-lb/in) aufweisen.
Variationen in der vorliegenden Erfindung sind im Lichte ihrer hierin gelieferten Beschreibung möglich. Obgleich bestimmte repräsentative Ausführungsformen und Einzelheiten dargestellt wurden, um die vorliegende Erfindung zu veranschaulichen, erkennt der Fachmann, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich daher, dass Änderungen in den beschriebenen speziellen Ausführungsformen vorgenommen werden können, welche in dem ganz beabsichtigten Umfang der Erfindung liegen, wie sie durch die folgenden beigefügten Ansprüche definiert ist.

Claims

Luftfeder (1) zum Absorbieren und Übertragen von Stoßlasten zwischen in Bezug aufeinander beweglichen Teilen, wobei die Luftfeder (1) einen biegsamen zylindrischen Balg (2) aufweist, der an jedem Ende gesichert ist, um eine Fluidkammer (14) darin zu bilden, einen Kolben (11), wobei der Balg (2) an einem Ende (6) an einer Halterung (8) gesichert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (8) ein einheitlicher Gegenstand ist, der mit einem Befestigungsmittel (13) für eine direkte Befestigung der Luftfeder (1) an einem der beweglichen Teile versehen ist, und eine dazwischenliegende Verstärkungsstruktur (16) aufweist, die aus mehreren Rippen besteht, die zwischen einer axial äußeren Platte (18) und einer axial inneren Platte (19) angeordnet sind, um die Halterung zu verstärken, wobei die äußere Platte (18) auf der axial äußeren Seite mit dem Befestigungsmittel (13) versehen ist.
Luftfeder (1) nach Anspruch 1, worin die Rippen (17) im wesentlichen die gleiche Breite aufweisen und von einander äquidistant sind.
Luftfeder (1) nach Anspruch 1, worin die Rippen (17) am Verbindungspunkt mit der äußeren und inneren Platte (18, 19) verbunden sind.
Luftfeder (1) nach Anspruch 1, worin die dazwischenliegende gerippte Verstärkungsstruktur (16) zwei Sätze Rippen (17 oder 20) aufweist, die in Bezug aufeinander (20 oder 17) unter Winkeln verlaufen.
Luftfeder (1) nach Anspruch 1, worin die Halterung (8) aus einem thermoplastischen Material gebildet ist, das eine Zugfestigkeit im Bereich von 1965 bis 3165 kg/cm² (28000 bis 45000 psi) und eine Biegefestigkeit im Bereich von 2.810 bis 4220 kg/cm² (40000 bis 60000 psi) aufweist.
Luftfeder (1) nach Anspruch 5, worin die Halterung (8) aus einem Material geschaffen ist, das aus der folgenden Gruppe ausgewählt wurde: glasfaserverstärktes Nylon, mit langen Fasern verstärktes Thermoplast und mit kurzen Fasern verstärktes Thermoplast.
Luftfeder (1) nach Anspruch 1, worin die Halterung (8) Lufteinlaßmittel (21, 23) aufweist, die sich durch die dazwischenliegende gerippte Verstärkungsstruktur (16) erstrecken.
Luftfeder (1) nach Anspruch 1, worin auf der äußeren Platte (18) eine einheitliche Platte (24) außermittig angeordnet ist.
Luftfeder (1) nach Anspruch 8, worin die Platte (24) durch einen Satz Streben abgestützt ist.
Luftfeder (1) nach Anspruch 8, worin die Platte (24) mit mindestens einem Befestigungsloch (26) versehen ist.