DE69910693T2 - Schnappuffer für Luftfeder - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Luftfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solch eine Luftfeder ist aus der Lehre der
US 4,787,606 bekannt. - Pneumatische Federn, die häufig als Luftfedern bezeichnet werden, sind für Kraftfahrzeuge und verschiedenartige Maschinen und andere Ausrüstungen seit einer Anzahl von Jahren eingesetzt worden, um zwischen den beweglichen Teilen eine Federung vorzusehen, hauptsächlich, um Stoßbelastungen zu absorbieren, die darauf einwirken. Die Luftfeder besteht normalerweise aus einem flexiblen Gummibalg, der sich zwischen einem Endgliederpaar erstreckt und einen Vorrat an Druckluft enthält. Eines der Endglieder ist normalerweise ein Kolben, der am anderen Ende des flexiblen Balges angeordnet wird. Die Endglieder befestigen die Luftfeder an beabstandeten Komponenten oder Teilen des Kraftfahrzeugs oder der Ausrüstung, an der die Luftfeder befestigt ist.
- Das innere unter Druck stehende Strömungsmittel, das generell Luft ist, absorbiert das meiste vom Stoß, der auf eines der beabstandeten Endglieder einwirkt oder von ihm erfahren wird, an dem die Luftfeder befestigt wird, wobei sich die Endglieder axial aufeinander zu und voneinander weg bewegen, nachdem sie den ausgeübten Stoß absorbieren. Beispiele solcher Luftfedern werden in den US-Patenten Nr. 4,852,861 und 4,946,144 gezeigt.
- Einige dieser vorbekannten Luftfedern besitzen innere Stoßdämpfer, die an einem der Endglieder befestigt sind, das sich ins Innere der unter Druck stehenden Kammer erstreckt.
- Der Stoßdämpfer verhindert die totale Zusammendrückung oder Durchbiegung des Federgliedes im Fall eines Luftfederversagens oder wenn sie nicht aufgepumpt ist, oder, um Stöße zu absorbieren, nachdem die Feder schwere Stöße und Durchbiegungen erfahren hat. Bisher bestanden diese Stoßdämpfer aus einem einzigen elastomeren Glied, das auf einem Ansatz befestigt war, der sich von einem der Endglieder nach außen er streckt, wie es in den US-Patenten Nr. 4,506,910 und 4,787,606 gezeigt ist. Obwohl diese aus einem Teil bestehenden elastomeren Stoßdämpfer zufriedenstellend für die meisten Anwendungszwecke sind, ist es für gewisse Anwendungszwecke wünschenswert, daß der Stoßdämpfer eine höher belastbare Kapazität mit niedrigerer Durchbiegung besitzt, als die, die durch die integralen einstückigen Stoßdämpfer vorgesehen wird, wie sie in den oben angegebenen US-Patenten gezeigt sind.
- Beispiele des weiteren Standes der Technik, die stoßabsorbierende Komponenten zeigen, sind in den folgenden Patenten angeführt.
- US-Patent Nr. 4,478,396 offenbart einen elastomeren Stoßfänger, der an der Oberseite einer Kraftfahrzeugverstrebung befestigt ist.
- US-Patent Nr. 3,658,314 offenbart eine Strömungsmittelstoßabsorbtionsvorrichtung, die ein elastomeres Glied besitzt, das zwischen zwei konzentrisch bewegbaren Rohren befestigt ist, wobei ein elastomerer Stoßdämpfer unterhalb des Innenrohres befestigt ist, um Stöße vom Rohr zu absorbieren.
- US-Patent Nr. 4,342,264 zeigt eine weitere Luftfederart, die einen elastomeren Stoßdämpfer verwendet, der an einem der Endglieder befestigt ist.
- US-Patent Nr. 4,218,599 offenbart eine polymere Feder zum. Einsatz in einer Schublade eines Schrankes, um sicherzustellen, daß wenn die Schublade geschlossen ist, sie nicht teilweise in die geöffnete Position zurückschlägt.
- US-Patent Nr. 5,201,500 zeigt einen Luftfederstoßdämpfer, der aus einem oder mehreren Kunststoffgliedern besteht, die in einer gestaffelten Anordnung an einem Befestigungspfosten innerhalb der Druckkammer befestigt sind.
- Es besteht jedoch Bedarf an einer verbesserten Art von Luftfederstoßdämpfer, der den bisher eingesetzten integralen einstückigen elastomeren Stoßdämpfer eliminiert und denselben durch einen zweiteiligen Einschnappstoßdämpfer ersetzt, der eine höhere Belastungsfähigkeit bei geringerer Durchbiegung besitzt, als die vorbekannten einstückigen elastomeren Stoßdämpfer.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Die Aufgabe der Erfindung umfaßt das Vorsehen einer verbesserten Luftfederkonstruktion für Motorfahrzeuge und andere Ausrüstungsarten, die beabstandete bewegliche Endglieder und einen zweistückigen Aufschnappstoßdämpfer besitzen, der innerhalb einer unter Druck stehenden Kammer befestigt und innerhalb eines elastomeren Balges ausgebildet ist, der sich zwischen den Endgliedern erstreckt, um übermäßige Stöße zu absorbieren, die auf die Endglieder einwirken, und der eine größere Belastungsfähigkeit bei niedrigerer Durchbiegung besitzt, als die bisher bekannten Stoßdämpferkonstruktionen.
- Ein noch weiteres Ziel der Erfindung ist es, solch eine verbesserte Luftfeder vorzusehen, bei der stoßabsorbierende Stoßdämpfer aus einem starren Basisglied besteht, vorteilhafterweise aus Metall oder einem starren Kunststoff, und einem elastomeren Glied, das an der starren Basis befestigt ist und sich über die Basis hinaus zum Kontakt mit dem gegenüberliegenden Endglied erstreckt, um plötzlich auftretende große Durchbiegungen zu absorbieren und als Reservevorrichtung im Fall eines Luftfederversagens zu wirken.
- Diese Aufgaben und Vorteile werden durch die Luftfeder erzielt, wie sie im Anspruch 1 gekennzeichnet ist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung, die die besten Arten und Weisen aufzeigen, werden in der folgenden Beschreibung dargestellt und in den Zeichnungen gezeigt, wobei insbesondere auf die anhängenden Ansprüche hingewiesen wird.
- Es zeigt:
-
1 eine Seitenansicht einer Luftfeder, die den verbesserten zweistückigen Einschnappstoßdämpfer aufweist; -
2 eine vergrößerte Seitenansicht der1 , wobei Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind; -
3 eine weitere vergrößerte Schnittansicht des zweistückigen Einschnappstoßdämpfers der2 im Schnitt gezeigt; -
4 eine Draufsicht auf den elastomeren Komponenten umfassenden zweistückigen Einschnappstoßdämpfer der3 ; -
5 einen Schnitt entlang der Linie5-5 der4 ; -
6 eine Draufsicht auf die Metallkomponente des zweistückigen Einschnappstoßdämpfers der3 ; -
7 einen Schnitt entlang der Linie7-7 der6 ; und -
8 eine vergrößerte fragmentäre Schnittansicht ähnlich zur3 , die einen modifizierten zweistückigen Einschnappstoßdämpfer zeigt. - Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Teile in den Zeichnungen.
- BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Die verbesserte Luftfeder der Erfindung ist generell bei 1 angedeutet und wird in einer nicht befestigten Ruheposition in
1 gezeigt. Die Luftfeder1 umfaßt eine obere Endkappe und ein gegenüberliegendes axial beabstandetes Kolbenglied, das generell bei 2 bzw. 3 angedeutet ist (2 ). Der Kolben3 besitzt einen üblichen Aufbau, vorteilhafterweise eine umgekehrte, generell schalenförmige Konfiguration und ist aus einem geeigneten Material geformt, wie z. B. Aluminium, Stahl, hochfester Kunststoff oder dgl. Der Kolben3 umfaßt eine Basis4 und eine ringförmige Wand5 , die sich von der Basis nach unten erstreckt und in einer Umfangskante6 endet. Eine mittige Stützstruktur7 ist damit verbunden und erstreckt sich von der Basis4 nach unten. - Ein Ende eines flexiblen Balges ist generell bei 10 angedeutet und endet in einem unteren Wulst
11 , der an der Basis4 des Kolbens3 durch eine Klemmplatte12 in einer luftdichten Abdichtungsbeziehung zum Kolben3 festgeklemmt ist. Das andere Ende des Balges10 besitzt einen Endwulst (nicht gezeigt), der in einer gebördelten Randkante der Befestigungsendkappe2 in einer luftdichten Dichtungsbeziehung dazu befestigt ist, und eine strömungsmitteldichte Kammer15 innerhalb des elastomeren Balges10 vorsieht. Andere Arten von Enddichtungsanordnungen können eingesetzt werden, ohne daß das Konzept der Erfindung beeinträchtigt wird, wie sie z. B. in den US-Patenten Nr. 4,852,861, 4,787,606 und 4,946,144 gezeigt sind. - Eine Quelle unter Druck stehender Luft oder eines anderen Störmungsmittels kommuniziert mit der Kammer
15 über einen Lufteinlaß in einem Befestigungsbolzen18 , der sich von der Endplatte2 nach außen erstreckt. Ein oder mehrere zusätzliche Befestigungsbolzen19 sind an der Endkappe2 befestigt und erstrecken sich davon nach oben, um die Luftfeder1 an einem Kraftfahrzeug, an einem Maschinenwerkzeug oder anderer Anwendung, in der sie eingesetzt werden soll, zu befestigten. - Ein üblicher Stoßdämpferbefestigungsbolzen oder Pfosten
14 wird auf der Platte12 angeschweißt oder angelötet und erstreckt sich nach oben in die Druckkammer15 hinein. Der Pfosten14 besitzt vorteilhafterweise einen kugelförmigen Kopf und ist mit einem Hinterschnitt16 versehen. Ein Befestiger17 befestigt den Kolben3 an der Platte12 . - Die besondere Luftfederkonstuktion, wie sie oben beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt wird, insbesondere in den
1 ,2 und3 , ist von üblicher bekannter Konstruktion und kann davon abweichen, ohne das Konzept der Erfindung zu verlassen. Erfindungsgemäß wird ein verbesserter Stoßdämpfer, wie er generell bei 20 angedeutet ist, an der Basis4 des Kolbens3 befestigt und erstreckt sich davon in die Kammer15 hinein. Der Stoßdämpfer20 ist ausgelegt, um mit der Endkappe2 in Eingriff zu treten, im Fall eines Versagens des unter Druck stehenden Strömungsmittels innerhalb der Luftkammer15 , oder unterstützt das Absorbieren übermäßiger Stoßkräfte, die auf irgendeines der Endglieder einwirken. Der Stoßdämpfer20 umfaßt ein starres Basisglied, das generell bei 22 angedeutet ist, und ein elastomeres Glied, das generell bei 23 angedeutet wird. Die starre Basis22 ist besonders in den6 und7 gezeigt, und vorteilhafterweise aus einem im wesentlichen zylindrischen Glied eines leichtgewichtigen Metalls gebildet, wie z. B. Aluminium, obwohl es aus einem starren Kunststoff gebildet sein kann. Die Basis22 besitzt konzentrische äußere und innere zylindrisch Wände24 und25 . Die Wand25 kann in einer konischen Bodenwand26 zusammen mit der Wand25 enden und formt eine axial sich erstreckende Öffnung oder Bohrung28 . Die Basis22 endet in – einem ebenen ringförmigen Bodenende30 und ein oberes Ende ist generell bei 31 angedeutet. Das obere Ende31 umfaßt eine Ringnut oder Ausnehmung33 , die sich konzentrisch um die axiale Öffnung28 herum erstreckt. - Das elastomere Glied
23 , das insbesondere in den4 und5 gezeigt wird, umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Körper35 , der durch eine äußere zylindrische Wand36 gebildet wird. Ein Hohlraum, der generell bei 37 angedeutet ist, erstreckt sich von einer ebenen Bodenfläche38 im unteren Ende des Körpers35 nach innen. Der Hohlraum37 ist zumindest mit einem sich nach innen erstreckenden ringförmigen Vorsprung oder Rippe40 versehen, die in Form und Größe komplementär zum Pfosten14 ist und dem Glied23 ermöglicht, daß es auf dem Pfosten14 , wie es in3 gezeigt ist, ein- bzw. aufgeschnappt werden kann. - Das äußere oder freie Ende des Gliedes
23 ist mit einer flanschartigen oder kolbenförmigen Konfiguration ausgebildet und besitzt einen sich nach außen erstreckenden ringförmigen Teil42 , der mit einem ringförmigen Hinterschnitt43 , angrenzend an den Körper35 , ausgebildet ist. Der Hinterschnitt43 bildet ein ringförmiges rippenartiges Glied45 auf, das in einer ringförmigen Ausnehmung33 der starren Basis22 sitzt, wie es in3 gezeigt ist, wobei eine ringförmige Rippe34 der Basis22 sich in die komplementär geformte ringförmige Ausnehmung43 des elastomeren Gliedes23 erstreckt. Die oberste Fläche des Gliedes23 kann eine ebene Sektion46 und einen nach unten zugespitzt verlaufenden ringförmigen äußeren Endabschnitt47 besitzen, der mit der oberen Endplatte2 im Falle eines Luftfederversagens in Eingriff steht, oder wenn eine übermäßig große Durchbiegung auf die Luftfeder1 ausgeübt wird. - Unter Bezugnahme auf die
2 und3 dürfte es leicht einleuchten, daß das elastomere Glied23 und insbesondere dessen zylindrischer Körper35 teleskopisch verschiebbar innerhalb der axialen Öffnung28 der starren Basis22 verschiebbar und auf den Pfosten14 in gleicher Weise ein- bzw. aufgeschnappt wird, wie es bei einstückigen elastomeren Stoßdämpfern der Fall ist, die im US-Patent Nr. 4,787,606 gezeigt werden. Die Kombination des elastomeren Gliedes23 und der starren Basis22 schafft jedoch einen Stoßdämpfer, der eine äußerst hohe Belastungskapazität bei niedriger Ver- oder Durchbiegung besitzt, sollte nämlich die obere Endkappe2 in Kontakt mit dem Stoßdämpfer20 gelangen, so wird lediglich der obere Teil des elastomeren Gliedes gegen die starre Basis22 gedrückt, wodurch viel vom Stoß durch die starre Basis22 absorbiert wird. Falls es gewünscht wird, könnte das elastomere Glied23 mit der starren Basis22 entweder innerhalb der axialen Öffnung28 oder am oberen Ende davon verbunden werden, oder es könnte nicht verbunden sein, wobei die Basis22 fest gegen die Kolbenplatte12 durch den nach unten gerichteten Druck festgeklemmt wird, der darauf durch das elastomere Glied23 ausgeübt wird, während es auf den Pfosten14 aufgeschnappt wird. - Eine modifizierte Ausführungsform des zweistückigen Stoßdämpfers der vorliegenden Erfindung wird in
8 gezeigt, und ist generell bei 50 angedeutet. Der Stoßdämpfer50 gleicht dem Stoßdämpfer20 darin, daß er ein starres Basisglied51 und ein elastomeres Glied52 umfaßt. Die Basis51 ist im wesentlichen ringförmig mit einer inneren zylindrischen Fläche54 und einer äußeren zylindrischen Fläche55 und kann ebenfalls einen konischen unteren Endabschnitt56 besitzen, der gemeinsam mit der Fläche54 eine axiale Öffnung58 ausgebildet und aus einem starren Kunststoffmaterial besteht. - Das elastomere Glied
52 besitzt einen zylindrischen Körper60 mit einer zylindrischen Außenwand61 und einem Hohlraum63 , der in dessen Bodenende ausgebildet ist, der komplementär in Form und Größe zur Ausgestaltung des Pfostens14 ist, um einen Einrastungseingriff damit auszubilden. Ein oberes Ende65 des elastomeren Gliedes62 ist mit einer generell glatten bzw. ebenen Außenfläche66 und einem sich nach außen erstreckenden ringförmigen Flanschende67 ausgebildet, das eine ebene ringförmige Bodenfläche68 besitzt, die gegen eine komplementär geformte glatte ringförmige Außenfläche70 der Basis51 gedrückt wird. - Wiederum kann der Einschapp- bzw. Einrasteingriff des elastomeren Teils
52 mit dem Pfosten14 die starre Basis51 gegen die Platte12 festklemmen oder die Basis51 konnte mit dem elastomeren Glied52 durch ein Klebemittel oder während eines Formverfahrens oder ähnlicher Herstellungsmittel, die im Stand der Technik gut bekannt sind, verbunden werden. - Wiederum liefert der Stoßfänger
50 einen zweiteiligen Stoßfänger, der auf einem üblichen Befestigungspfosten eingerastet oder eingeschnappt wird, der bei vielen Luftfederkonstruktionen vorliegt, um die Belastungsfähigkeit zu steigern im Vergleich zu der, die durch einen integralen einstückigen elastomeren Stoßdämpfer vorgesehen wird, mit niedriger Durchbiegung, in dem das elastomere Glied auf einer starren Basis befestigt wird. Es dürfte ebenfalls für die Fachleute einleuchten, daß die elastomeren Glieder23 und52 in einer anderen Weise auf den starren Basen22 und51 befestigt werden könnten, als die besonderen Anordnungsweisen, die in den3 und8 gezeigt werden, ohne das Konzept der Erfindung zu beeinträchtigen. - Dementsprechend wird ein verbesserter zweistückiger Stoßdämpfer für Luftfedern vereinfacht und liefert eine wirksame, sichere, preiswerte und effiziente Einrichtung, die sämtliche aufgezählten Aufgaben und Ziele erreicht, und die Schwierigkeiten eliminiert, welche mit vorbekannten Einrichtungen aufgetreten sind, und die die Probleme löst und neue Ergebnisse im Stand der Technik erhält.
- In der vorstehenden Beschreibung sind gewisse Ausdrücke der Kürze, Klarheit und des Verständnisses wegen benutzt worden, woraus jedoch keine unnötigen Begrenzungen, abgesehen vom Erfordernis des Standes der Technik, abgeleitet werden sollen, da solche Ausdrücke lediglich aus beschreibenden Zwekken verwendet wurden und dazu gedacht sind, breit aufgebaut zu sein.
- Darüber hinaus ist die Beschreibung der Erfindung lediglich beispielhaft und der Rahmen der Erfindung ist nicht auf die exakten Details begrenzt, die gezeigt oder beschrieben worden sind.
- Nachdem nunmehr die Merkmale und Prinzipien der Erfindung beschrieben worden sind, wird die Art und Weise, wie der verbesserte zweistückige Stoßdämpfer für Luftfedern aufgebaut und verwendet wird, die Eigenschaften ihrer Konstruktion und die vorteilhaften neuen und nützlichen Ergebnisse, die neuen und nützlichen Aufbauten, Vorrichtungen, Elemente, Anordnungen, Teile und Kombinationen in den anhängenden Ansprüchen aufgezeigt.
Claims (10)
- Luftfeder (
1 ), die ein Paar beabstandeter Endglieder (2 ,3 ) besitzt, die an beabstandeten Stellen einer Konstruktion befestigt werden können, wobei die Luftfeder einen flexiblen Balg (10 ) umfaßt, der aus einem elastomeren Material gebildet ist, das abdichtend mit den Endgliedern in Eingriff steht und eine unter Druck stehende Strömungsmittelkammer (15 ) dazwischen ausbildet, einen Pfosten (14 ), der an einem der Endglieder (3 ) befestigt ist und sich in die Strömungsmittelkammer erstreckt, und ein elastomeres stoßabsorbierendes Glied (23 ,52 ), das am Pfosten befestigt ist, wobei das elastomere Glied ein äußeres Ende (42 ,65 ) besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß eine starre Basis (22 ,51 ) ein erstes (30) und ein zweites (31,70) Ende besitzt, und wobei eine axiale Öffnung (28 ,58 ), die sich zwischen den Enden erstreckt, auf einem Endglied (3 ) sitzt, wobei sich das elastomere Glied durch die axiale Öffnung der starren Basis erstreckt, und wobei das äußere Ende (42 ,65 ) des elastomeren Gliedes mit dem zweiten Ende (31 ,70 ) der starren Basis in Eingriff tritt, um die starre Basis (22 ,51 ) mit ihrem ersten Ende (30 ) an einem Endglied (3 ) zu befestigen und das andere Endglied (2 ) zur Absorption größerer Durchbiegungen an der Luftfeder zu berühren. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Basis (
22 ,51 ) eine generell zylindrische Ausgestaltung mit konzentrisch beabstandeter innerer (25,54) und äußerer (24,55) Wand besitzt, wobei die Innenwand die axiale Öffnung (28 ,58 ) ausbildet, und daß die axiale Öffnung in einem konischen Abschnitt (26 ,56 ) endet, angrenzend an das erste Ende der starren Basis. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Nut (
33 ) im zweiten Ende (31 ) der starren Basis (22 ) ausgebildet ist, und daß das äußere Ende (42 ) des elastomeren Gliedes einen Abschnitt (45 ) umfaßt, der in der Nut sitzt. - Luftfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (
33 ) im wesentlichen ringförmig ist, und daß der äußere Endabschnitt des elastomeren Gliedes einen im wesentlichen ringförmigen Vorsprung (45 ) besitzt, der in der Nut sitzt. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ende (
70 ) der starren Basis (51 ) im wesentlichen glatt ist, und daß das äußere Ende (65 ) des elastomeren Gliedes einen sich nach außen erstreckenden Abschnitt (67 ) umfaßt, der auf dem zweiten Ende (70 ) der starren Basis sitzt. - Luftfeder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der sich nach außen erstreckende Abschnitt (
67 ) des elastomeren Gliedes mit dem zweiten Ende der starren Basis verbunden ist. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Basis (
22 ,51 ) aus Metall geformt ist. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die starre Basis (
22 ,51 ) aus Kunststoff geformt ist. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende des elastomeren Gliedes mit einem Hohlraum (
37 ,63 ) versehen ist, der sich teilweise in den Hauptkörper erstreckt, und daß ein Vorsprung (40 ) innerhalb des Hohlraums ausgebildet ist, der mit einem komplementären Vorsprung in Eingriff steht, der auf dem Pfosten ausgebildet ist, um eine Schnappverbindung dazwischen vorzusehen. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Befestigungsmittel (
17 ) das eine Endglied (3 ) eine Klemmplatte (12 ) und ein Ende des flexiblen Balges in einem zusammengebauten Zustand befestigt.
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