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Die Erfindung betrifft eine Luftfeder
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Solch eine Luftfeder ist aus der
DE 41 18 576 A bekannt.
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Hintergrundinformation
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Pneumatische Baugruppen, wie z. B.
Luftaktüatoren
und -federn, werden seit vielen Jahren für verschiedene Zwecke verwendet.
Der Luftaktuator besteht üblicherweise
aus einer flexiblen Gummihülse
bzw. einem solchen Gummibalg, welche/welcher einen Vorrat eines
komprimierten Fluids und eine Zuleitung zum Erhöhen bzw. Verringern des darin
befindlichen komprimierten Fluids enthält. Die flexible Hülse ist
aus einem flexiblen, elastomeren Material gefertigt, welches häufig Verstärkungsschnüre enthält, wobei
die Flexibilität
des Materials ermöglicht, daß sich eine
erste Endabdeckung des Materials relativ zu einer anderen, innerhalb
der Enden der Hülse festgelegten
Endabdeckung in axialer Richtung bewegen kann, wenn die Menge des
komprimierten Fluids verändert
wird. Da der Luftaktuator zwischen einem bewegbaren bzw. schaltbaren
Gegenstand und typischerweise einem festgelegten Gegenstand angeordnet
ist, bewegt sich der bewegbare Gegenstand entsprechend dieser axialen
Bewegung.
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Im Hinblick auf allgemein als Luftfedern
bezeichnete, pneumatische Federn ist der Aufbau ähnlich, wobei eine flexible
Gummihülse
bzw. ein solcher Balg einen Vorrat komprimierbaren Fluids enthält. Die
Luftfeder weist jedoch einen oder mehrere relativ zu der flexiblen
Hülse bewegbaren
Kolben auf. Der Kol-ben
bewirkt eine Kompression bzw. Expansion des Fluids innerhalb der
Hülse,
wenn sich die Hülse zusammengestaucht
bzw. auseinander gezogen wird, und absorbiert auf diese Weise Stoßbelastungen
und/oder dämpft
Schwingungen. Die flexible Hülse
ist aus einem flexiblen elastomeren Material gefertigt, welches
verstärkende
Schnüre
enthält,
und dies erlaubt es dem Kolben, sich relativ zu einem anderen Kolben
oder einer innerhalb der offenen Enden der Hülse festgelegten Endabdeckung
in axialer Richtung zu bewegen. Eine Anwendung für Luftfedern liegt bei Motorfahrzeugen,
wo die Feder ein Abfedern zwischen bewegbaren Teilen des Fahrzeuges
besorgt, vorrangig zum Rbsor bieren von durch die auf einen auf der
Straße
befindlichen Gegenstand auftreffenden oder in eine Vertiefung fallenden
Räder auf
die Fahrzeugachsen ausgeübten
Stoßbelastungen.
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Sowohl bei Luftaktuatoren als auch
bei Luftfedern sind die Enden der Hülsen dichtend mit den einander
gegenüberliegenden
Endabdeckungen bzw. dem Kolben und der gegenüberliegenden Endabdeckung verbunden,
und sie sind stets einer der wichtigen und vorrangigen Aspekte beim
Herstellen eines effizienten und wartungsfreien Luftaktuators bzw.
einer solchen Luftfeder. Ein Problem mit bestimmten Luftaktuatoren
bzw. -federn ist die ineffektive Abdichtung und/oder Verklemmung
der flexiblen Hülse
an den Endabdeckungen, was zu einem Fehlen einer luftdichten Abdichtung
führt.
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Ein weiteres und in diesem Zusammenhang stehendes
Problem bei bestehenden Luftaktuatoren und -federn ist, daß die ineffektive
Abdichtung und/oder Verklemmung häufig dazu führt, daß die Hülse entweder nicht verklemmt
bleibt und/oder daß sie
ab- oder einreißt,
und somit zu einem Ausfall der Hülse.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn ist die fehlende Möglichkeit,
die flexible Hülse
so zu klemmen und zu greifen, daß hohe Drücke im Innern der Fluid-Druckkammer innerhalb
der an den Enden verschlossenen flexiblen Hülse aufgenommen werden können.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn ist, daß die
freiliegende Schnittkante am Ende der elastomeren Hülse des Luftaktuators
bzw. der Luftfeder an dem Hülsenkörper angreift,
wenn dieser bei sehr starken Stößen entlang
des Kolbens bzw. der Endabdeckung abrollt, was zu einem verstärkten Verschleiß der flexiblen Hülse führt.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn sind Kanten an dem Klemmring oder umgebenden Teilen,
die nicht glatt oder abgerundet sind, um eine Oberfläche zu geben, die
die flexible Hülse
nicht im Übermaß verschleißt bzw.
zerreißt.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn ist die fehlende Möglichkeit,
ausreichend Gummi von der Hülse
in die Kerben des Klemmringes und/oder der Endabdeckung zu zwingen
bzw. einfließen
zu lassen, wie benötigt
wird, damit es zu einem ausreichenden Verklemmen kommt.
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Ein weiteres und damit im Zusammenhang stehendes
Problem bei bestehenden Luftaktuatoren und -federn ist das Fehlen
einer Preßpassung
zwischen dem Ring und der Endabdeckung.
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Ein weiteres und damit im Zusammenhang stehendes
Problem bei bestehenden Luftaktuatoren und -federn ist das Fehlen
eines ausreichenden Spannungsfläche
entlang der Grenzfläche
zwischen Ring und Endabdeckung, über
welche die Spannung und die Belastung auf dem Ring verteilt wird.
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Ein weiteres und damit im Zusammenhang stehendes
Problem bei bestehenden Luftaktuatoren und -federn ist eine nicht
optimale Kraftverteilung zwischen dem Ring und der Endabdeckung.
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Ein weiteres und damit im Zusammenhang stehendes
Problem bei bestehenden Luftaktuatoren und -federn ist eine ungenügende Verformung
der Hülse
während
des Faltens und Verklemmens.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn ist, daß ein
Versagen eines Endabdichtungsbauteils an der Einklemmung der Hülse zwischen
dem Klemmring und der Endabdeckung oder ein Ausfall einer Endabdeckung
oder eines Kol-bens
typischerweise das Ergebnis ist, wenn ein Überdruck auftritt, und gegenüber einem Platzen
der Seitenwand der Hülse
weniger wünschenswert
ist.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn ist ein ineffektives Halten durch die Pressbereiche,
d. h. des in die Kerben in dem Klemmring und/oder der Endabdeckung
gezwungenen Gummis, wie es für
eine effektive Abdichtung bei hohen Drücken erforderlich ist.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und – federn,
und insbesondere bei dem Klemmring für diese, ist, daß sich der
Klemmring in seiner geklemmten Stellung unter dynamischen Bedingungen
bewegt, was eine Bewegung des geklemmten e- lastomeren Materials dazwischen verursacht
und zum Lösen
des dichtenden Angreifens und Auflösen der Klemmverbindung und
schließlich
zum Verursachen einer Leckage und des Versagens führt. Diese
Bewegung des Ringes ist insbesondere kritisch während eines heftigen Aufwärts- oder
Abwärtsstoßes.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn und dem Verklemmen der elastomeren Hülsenenden an dem Kolbenglied und/oder
der Endabdeckung ist, eine ausreichend dichte Abdichtung sicherzustellen,
die in der Fluidkammer enthaltenen hohen Fluiddrücken ohne vorzeitige Leckage
oder vorzeitiges Platzen sogar dann widerstehen kann, wenn sie schwerwiegende
Luftfederbewegungen erfährt
und den rauen Umgebungen an dem Unterboden eines Fahrzeuges ausgesetzt ist.
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Ein weiteres Problem bei bestehenden Luftaktuatoren
und -federn und dem Verklemmen der elastomeren Hülsenenden an dem Kolbenglied und/oder
den Endabdeckungen ist der zeitraubende, arbeitsintensive und teure
Prozeß des
Erzeugens von Kerben/Vertiefungen und/oder Vorsprüngen sowohl
in dem Außendurchmesser
der Endabdeckungen und/oder Kolben als auch den Klemmringen, um sicherzustellen,
daß die
flexible Gummihülse
nicht aus ihrer Position zwischen den Endabdeckungen und/oder dem
Kolben und dem Ring herausgleitet.
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Einige Beispiele für Luftaktuatoren
und -federn und daran befindliche Endabdichtungsvorrichtungen sind
in den folgenden, nachfolgend beschriebenen Patentschriften gezeigt:
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Die US-Patentschrift 3,788,628 offenbart
ein pneumatisches System des Federtyps, welches eine Struktur zum
Verankern der inneren Enden einer flexiblen Rollhülse enthält. Die
Hülse ist
zwischen Flächen
angeordnet, die dadurch gekennzeichnet, sind, daß sie eine Sägezahnform
mit einer Umfangsnut und einer Rippe auf einer inneren Umfangsfläche und zwei
Rippen auf einer außeren
Umfangsfläche
aufweisen. Die einander gegenüberliegenden
Seiten der Nuten laufen unter vorbestimmten Winkeln mit vorbestimmten
und zueinander passenden Krümmungsradien
zusammen, wobei deren Kombination ein Greifen bietet, um die flexible
Hülse mittels
der Sägezahngestaltung
im Zusammenwirken mit der passenden Vertiefung in dem Ring- und
Hülsenflansch
fest in ihrer Position zu halten.
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Die US-Patentschrift 3,870,286 betrifft
eine Fluidfeder, bei der die Enden der Rollhülse durch ringförmige Klemmringe
gesichert sind, welche gegen die Innenfläche der Hülse angreifen. Der Klemmring
sichert die Rollhülse
an dem Arbeitszylinder, wobei der Klemmring eine Verformung nach
Art einer ringförmigen
Kerbe aufweist, durch die die Rollhülse mittels dieser zusammenwirkenden
kerbenförmigen Ausgestaltung
in Kombination mit der von dem Ring aufgebrachten Klemmkraft zurückgehalten
wird.
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Die US-Patentschrift 4,489,474 betrifft
Mittel zum Verbinden eines rohrförmigen
flexiblen Elementes mit einem Kolben, welcher nahe dem Kolbenende eine
Vertiefung aufweist, die an einem flexiblen Element festgelegt wird.
Das flexible Element wird über und
um ein ringförmiges
Anschlußstück gerollt,
was das flexible Element an dem Kolben festlegt. Der Kolben enthält nahe
an seinem Ende eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Vertiefung,
wobei die flexible Hülse
in der Vertiefung positioniert ist und diese im wesentlichen ausfüllt. Das
ringförmige
Anschlußstück ist ein
herkömmlich
gepreßter
Ring und der Endabschnitt des flexiblen Elementes wird von dem sich von
dem Kolbenring erstreckenden Abschnitt beschnitten, wobei das flexible
Element die Vertiefung der Schulter des Kolbens im wesentlichen
ausfüllt. Der
Kolben enthält
eine gezahnte Kante, um beim Greifen des flexiblen Elementes zu
unterstützen.
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Die US-Patentschrift 4,537,692 offenbart eine
Anordnung zum Abdichten von zwei Elementen, von denen eines eine
zylinderförmige
Oberfläche aufweist,
die die Dichtung trägt,
wobei eine Dichtlippe angeordnet ist, um gegen das zweite Element
gelagert zu liegen. Eine zylinderförmige Oberfläche trägt die Dichtung,
welche einen hohl-zylindrischen Körper mit einer Lippe aufweist,
die sich von dem Körper nach
außen
erstreckt, wobei ein elastomeres Band den Körper umgibt, um diesen sicher
zurückzuhalten. Die
zylinderförmige
Oberfläche
weist eine Vertiefung auf, welche sich in Umfangsrichtung um die
Oberfläche
erstreckt und ein passendes, vorspringendes Element der Dich tung
aufnimmt, welches sich von dem Innendurchmesser des zylindrischen
Körpers her
erstreckt.
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Die US-Patentschrift 4,629,170 betrifft
eine pneumatische Feder mit einem Paar Kammern, die durch ein Paar
Membranen gebildet sind, die dichtend an einem axial beabstandeten
Rückhalter
und Kolben befestigt sind, wobei das axiale Ende der Membran zwischen
einer gezahnten Oberfläche
eines festen Elementes und einem Rückhaltering zusammengedrückt ist,
wobei der Ring gepreßt,
gepaßt oder
auf andere Weise abgedichtet sein kann, um eine radiale Kompression
gegen die axialen Enden der flexiblen Membranen zu erzeugen.
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Die US-Patentschrift 4,718,650 zeigt
eine Luftfeder, bei welcher die Enden der flexiblen Hülsen mittels
gepreßter,
umgefalteter Klemmringe mit den Dichtflächen eines Paares axial voneinander
beabstandeter Kolben verbunden sind. Die Kolbenklemmflächen sind
mit Zähnungen
zum Unterstützen
beim Zurückhalten
des elastomeren Materials gebildet, wenn dieses durch die Klemmringe
in erstere gezwungen wird.
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Die US-Patentschriften 4,899,995
und 4,852,861 zeigen die Verwendung eines Klemmringes mit einer
einzigen zentral angeordneten Vertiefung, welche zu einem auf der
Dichtfläche
des Kol-bens und
Endelementes gebildeten, nach außen gerichteten Vorsprung ausgerichtet
ist, um den Klemmring auf dem Kolben bzw. Endelement zu positionieren.
Ein Paar Klemmflächen
ist an gegenüberliegenden
Seiten des Vorsprunges durch nach außen weisende ringförmige Ringe
oder Flächen
auf den Dichtflächen
des Kolbens und/oder Endelementes gebildet. Diese Ringe bilden die
Klemmflächen
bzw. -zonen des Klemmringes im Zusammenwirken mit der sich axial
erstreckenden, inneren ringförmigen Klemmfläche des
Klemmringes an gegenüberliegenden
Seiten der konkaven Vertiefung.
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Obwohl jede der in diesen Patentschriften beschriebenen
Vorrichtungen die damit beabsichtigte Funktion in zufriedenstellender
Weise erfüllt,
wurde gefunden, daß das
Verklemmen und Falten nicht immer genügt, um einen Ausfall der Anschlussfläche Hülse/Abedeckung
zu verhindern und insbesondere um ein Versagen der Verklemmung/Faltung
zu verhindern (gegenüber
einem Balgen- oder Hülsenausfall,
d. h. Reißen
bzw. Platzen des Hülsengewebes).
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Ziele dieser Erfindung beinhalten
das Schaffen einer verbesserten Hülsen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe für
Luftaktuatoren bzw. -federn mit an gegenüberliegenden Enden axial voneinander
beabstandeten Endabdeckungen mit einer dazwischen liegenden und
zum Bilden einer fluiddichten Dichtung zwischen diesen und zum Bilden
einer dazwischen liegenden Druckkammer gegen die jeweiligen Endabdeckungen
mittels eines Klemmringes verklemmten, elastomeren Hülse.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, welche Klemmausfälle reduziert oder ausmerzt,
so daß der
gesamte Ausfall des Luftaktuators verringert wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, bei der in dem umgefalteten Bereich eine größer Verformung
des Gewebes auftritt, wodurch ein Klemmversagen verringert bzw.
eliminiert wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, bei der die Zwischenfläche die Haltekraft der Hülse bzw.
des Bal-gen innerhalb
der Faltung verbessert.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, für
die angestrebt wird, den Ausfall des Luftaktuators auf einen Ausfall lediglich
des Balgen bzw. der Hülse
zu reduzieren.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, welche eine Preßpassung zwischen dem Ring
und der Endabdeckung schafft anstelle eines Spaltes, wie er im Stand
der Technik gefunden wird.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, die eine größere Spannungsfläche bietet,
wodurch Spannung und Belastung verringert werden.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, die eine neue und verbesserte Kraftverteilung
ergibt, was zu einer Verringerung der Spannung und Belastung in
dem Ring, einer größeren Verformung
des Gewebes und der Verringerung bzw. Eliminierung von Klemmversagen führt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, bei der der Klemmring von einer selbstverriegelnden
Ausgestaltung ist.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine solche verbesserte Hülsen-Endabdeckung-Baugruppe
anzugeben, bei der die Endabdeckungsklemmfläche durch Vorsprünge getrennte,
aufnehmende bzw. konkave Ringkerben aufweist, um ein effizientes Greifen
des elastomeren Materials zwischen diesen zu vereinfachen und um
der Richtung der in der elastomeren Hülse enthaltenen, verstärkenden
Schnüre zu ändern, um
den Klemmeffekt des Ringes noch weiter zu verstärken, und welche Konstruktion
den Klemmring hinsichtlich der Position auf der Dichtfläche der
Endabdeckung festlegt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, bei der der Klemmring und die Klemmfläche der
Endabdeckung von allgemein paralleler Natur sind, jedoch von einer
allgemein verjüngten
Konfiguration, so daß die
Endabdeckung von einer allgemein konischen Form ist, während ein
Querschnitt des Klemmringes von einer allgemein tränenförmigen Form
oder der Form eines rechtwinkligen Dreiecks ist, so daß die beiden
Teile einander entsprechen und zusammenpassen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Endabdeckung-Baugruppe anzugeben, an der ein
Klemmring angepreßt
ist, um ein effizientes Greifen des elastomeren Materials zwi schen
der Dichtfläche
auf der Endabdeckung und dem Klemmring zu vereinfachen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, einen verbesserten Luftaktuator bzw. eine verbesserte Luftfeder
anzugeben, der/die so gestaltet ist, daß er/sie eher zu einem Reißen der
Seitenwand neigt als zu einem Ausfall einer Endkomponente bzw. der
Dichtung, wenn innerhalb der Fluiddruckkammer ein Überdruck
auftritt.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine solche verbesserte Endabdeckung-Baugruppe anzugeben, bei
der ringförmige
Ausdehnungskerben zwischen ringförmigen
Vorsprüngen
auf den Endabdeckungsdichtflächen
gebildet sind, um dem elastischen Material zu erlauben, dort hinein
zu fließen.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, ringförmige
Kerben zu schaffen, die zum besseren Aufnehmen und Halten der Hülse als
bei Konstruktionen aus dem Stand der Technik gebildet sind.
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Ein weiteres Hauptziel der Erfindung
ist es, einen Klemmring mit einer kontinuierlichen, glatten, zylinderförmigen inneren
Fläche
zu schaffen, was einen weniger teuren Klemmring als zuvor verwendetet Klemmringe
mit Vertiefungen oder konfigurierten inneren Flächen schafft.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, die mit vorhandenem Umfaltausrüstungen
verwendet werden kann.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe mit den oben genannten verbesserten Eigenschaften zu
denselben Kosten wie bei im Stand der Technik bestehenden Luftaktuatoren
anzugeben.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, eine verbesserte Hül-sen-Endabdeckung-Zwischenfläche und
-Baugruppe anzugeben, die in bestehende Komponenten nachrüstbar ist,
die derzeit unter wohl bekannten und Standardbetriebsbedingungen
verwendet werden.
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Ein weiteres Ziel der Erfindung ist
es, alle oben genannten Ziele und Vorteile ebenso wie auch andere,
die einem Fachmann offenbar werden, in derselben Erfindung zu verwirklichen.
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Diese Ziele und Vorteile werden durch
die verbesserte Luftfeder, wie sie in Anspruch 1 gekennzeichnet
ist, erreicht.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung, die die beste Art und Weise darstellt, in der die Anmelder
die Prinzipien anzuwenden beabsichtigen, ist in der folgenden Beschreibung
wiedergegeben und ist in den Zeichnungen gezeigt und ist in den
beigefügten
Ansprüchen
besonders und gesondert hervorgehoben und ausgeführt.
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1 ist
eine Ansicht der verbesserte Endabdeckungsanordnung, eingebunden
in einen Luftaktuator mit weggebrochenen und im Schnitt gezeigten
Bereichen;
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2 ist
eine vergrößerte, perspektivische Ansicht
des Klemmringes aus 1;
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3 ist
eine stark vergrößerte, geschnittene
Teilansicht, die einen ein Ende der elastomeren Hülse gegen
die Dichtfläche
der verbesserten Endabdeckung sichernden Klemmring wiedergibt;
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4 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der Preßpassung
des Luftaktuators aus 1;
und
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5 ist
eine vergrößerte Schnittansicht
der Spielpassung eines Luftaktuators nach dem Stand der Technik.
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In allen Zeichnungen bezeichnen ähnliche Bezugszeichen ähnliche
Elemente.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsform
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Die verbesserte Luftfeder der Erfindung
ist in 1 gezeigt und
allgemein mit 10 bezeichnet. Diese Luftfeder 10 kann al-ternativ jedweder
anderer Typ von Luftaktuator sein, wobei anstelle von einer Endabdeckung
und einem Kolben zwei Endabde ckungen verwendet werden, wie dies
auf diesem Fachgebiet wohl bekannt ist. Die verbesserte Luftfeder 10 ist in 1, welche eine perspektivische
Ansicht der Luftfeder ist, wobei ein Abschnitt weggschnitten ist, um
die verbesserte Endabdeckung und den Klemmring, wie sie unten erläutert werden,
zu zeigen, insgesamt in einem Ruhezustand dargestellt.
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Wie einem Fachmann nach dem Lesen
des Folgenden klar sein wird, können
der verbesserte Klemmring und die Aufnahmefläche, wie sie unten beschrieben
sind, sowohl bei einer Luftfeder als auch bei einem Luftaktuator
verwendet werden. Im Falle von Luftaktuatoren, besteht der Aktuator
in der Regel aus einer flexiblen Gummihülse oder einem solchen Balgen
von ähnlicher
oder identischer Konstruktion wie diejenige/derjenige einer Luftfeder,
wie sie nachfolgend offenbart wird. Diese flexible Gummihülse bzw.
dieser Balgen enthält
einen Vorrat eines komprimierten Fluids und eine Zuführung zum
Vermehren oder Verringern des darin enthaltnen, komprimierten Fluids.
Die flexible Hülse
ist, wie nachfolgend beschrieben, aus einem flexiblen, elastischen
Material gebildet und enthält
häufig
verstärkende
Schnüre, wie
dies nachfolgend beschrieben wird, wobei die Flexibilität des Materials
ermöglicht,
daß eine
erste Endabdeckung, wie sie nachfolgend im Zusammenhang mit Luftfedern
beschrieben ist, sich axial in Bezug auf eine andere Endabdeckung
von ähnlicher Konstruktion
wie die erste Endabdeckung bewegt, wenn die Menge an komprimiertem
Fluid verändert wird.
Jede dieser Endabdeckungen ist innerhalb der Enden der Hülse befestigt,
um so die Kammer für komprimiertes
Fluid zu bilden. Typischerweise ist der Luftaktuator zwischen einem
bewegbaren bzw. schaltbaren Gegenstand und einem typischerweise festgelegten
Gegenstand angeordnet, wobei der bewegbare Gegenstand sich entsprechend
der durch den Luftaktuator vorgegebenen, axialen Bewegung bewegt.
Im allgemeinen funktioniert der Luftaktuator, um diese Bewegung
zu dämpfen,
indem er auf den Luftaktuator wirkende Stoßbelastungen absorbiert.
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Bei den in 1 gezeigten Ausführungsformen ist die Vorrichtung
eine Luftfeder anstelle eines Luftaktuators, obwohl, wie oben bemerkt,
die Erfindung auf beides Anwendung findet, da beide Klemmringe an
zumindest einer Endabdeckung benötigen.
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Diese Luftfedern betreffend ist die
Konstruktion dem Luftaktuator darin ähnlich, daß eine flexible Gummihülse bzw.
ein solcher Balg einen Vorrat eines komprimierbaren Fluids enthält. Bei
der Luftfeder ist jedoch eine der Endabdeckungen durch zumindest einen
Kolben ersetzt, der relativ zu der flexiblen Hülse bewegbar ist. Der Kolben
bewirkt eine Kompression bzw. Expansion des Fluids innerhalb der
Hülse, wenn
die Hülse
zusammengestaucht bzw. auseinandergezogen wird, wodurch Stoßbelastungen
absorbiert und/oder Schwingungen gedämpft werden.
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Die Luftfeder 10, wie sie
in 1 gezeigt ist, enthält axial
beabstandete Endelemente, die durch eine verbesserte Endabdeckung 11 und
einen verbesserten Kolben 12 gebildet sind. Eine flexible
Hülse 13 aus
einem elastomeren Material, welches darinnen liegende, verstärkende Schnüre enthält, erstreckt
sich zwischen der Endabdeckung 11 und dem Kolben 12,
welche letzteren mittels verbesserter Klemmringe 14 klemmend
mit den offenen Enden der Hülse 13 verbunden
sind. Wenn sie einmal voll-ständig montiert
sind, bilden die Hülse 13 und
die Endelemente 11 sowie 12 eine innenliegende Fluiddruckkammer 15,
welche mit einem komprimierten Fluid unter Druck gesetzt werden
kann, um so ein Dämpfungs-
bzw. Stoßabsorbersystem
zu schaffen, welches zum Absorbieren von Stoßlasten und Dämpfen von
Schwingungen dient. Dies tritt insbesondere auf, wenn der Kolben 12 eine
Kompression bzw. Expansion des Fluids innerhalb der Hülse bewirkt,
wenn sich die Hülse
ausdehnt bzw. zusammenzieht und so diese Stoßlasten absorbiert und/oder
diese Schwingungen dämpft,
die von dem auf einen Gegenstand auf der Straße auftreffenden oder in eine
Vertiefung fallenden Reifen auf die Fahrzeugachse aufgegeben werden,
wo der Luftaktuator an einem Fahrzeug verwendet wird.
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In Übereinstimmung mit einem der
Hauptmerkmale der vorliegenden Erfindung ist der verbesserte Klemmring 14 von
einer Tränenform,
wie es am deutlichsten in 3 und 4 gezeigt ist. Diese verbesserte
Form steht im Gegensatz zu den Standard-Klemmringen nach dem Stand der Technik,
welche im Querschnitt eine rechteckige bzw. quadratische Form aufweisen,
wie dies in 5 gezeigt
ist, mit geglätteten
bzw. mit einem Radius versehenen Kanten. Insbesondere ist der Klemmring 14 tränenartig geformt,
wie dies in 4 gezeigt
ist, wobei der Klemmring und der Querschnitt eine äußere Fläche 20 aufweisen,
die all-gemein parallel
zu der sich zwischen der Endabdeckung 11 und dem Kolben 12 erstreckenden
Bewegungsachse ist, einen um 90° gekrümmten Bogen 21,
eine obere Fläche 22,
welche zu der Fläche 20 allgemein
senkrecht ist, eine gerundete Ecke 23 mit einem Radius
von deutlich weniger als 90°,
eine schräge
Fläche 24,
die um einen Winkel zwischen der Richtung der Flächen 20 und 22 geneigt
ist, und eine hauptsächlich
gekrümmte
Basisfläche 25,
die vorzugsweise eine 180° übersteigende Krümmung aufweist.
Die Hauptkrümmung 25 könnte alternativ
eine erste Krümmung
von mehr als 90° verbunden
mit einer 90°-Krümmung sein,
wobei dazwischen ein kurzer Schenkel mit einer flachen Konfiguration
liegen kann. Die resultierende Querschnittsform des Klemmringes 14 ist
die einer Träne
mit einer großen
Basis von abgerundeter Gestalt.
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In Übereinstimmung mit einem anderen
der Merkmale der vorliegenden Erfindung enthält sowohl die verbesserte Endabdeckung 11 als
auch der verbesserte Kolben 12 eine Hülsen-Dichtfläche, die
so geneigt ist, daß die
Endabdeckung 11 und der Kolben 12 etwas von einer
konischen Form haben. Diese Dichtfläche 30 steht im Gegensatz
zu den Dichtflächen
des Standes der Technik, welche im allgemeinen flach waren, um so
eine allgemein zylinderförmige
Endabdeckung bzw. einen solchen Kolben zu bilden (dies ist in 5 gezeigt). Die Dichtfläche 30, welche
so gebildet ist, daß sie
mit dem tränenförmigen Klemmring 14 zusammenpaßt, enthält bei der am
meisten bevorzugten Ausgestaltung auch eine Vielzahl darin ausgebildeter,
ringförmiger
Kerben 31, zwischen denen sich eine Vielzahl von Vorsprüngen 32 ringförmig erstreckt.
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Beim Zusammenbau wird jedes Ende
der flexiblen Hülse 13 durch
die glatte innere Fläche 24 des Klemmringes 14,
welcher dann verpreßt
oder auf andere Weise komprimiert und umgefaltet wird, um das Hülsenende
gegen die Dichtfläche 30 abzudichten, dichtend
in einer allgemein luftdichten Beziehung gegen die Dichtfläche 30 der
Endabdeckung 11 bzw. des Kolbens 12 geklemmt.
Das Ergebnis diese Verpressens ist das Zwingen der Gummihülse 13 in
ringförmige
Kerben 31 hinein, so daß die Ker ben vollständig ausgefüllt werden
und die Hülse 13 zwischen der
inneren Fläche 24 des
Klemmringes 14 und der Dichtfläche 30 der Endabdeckung 11 bzw.
des Kolbens 12 zusammengedrückt wird. Etwaig in der Hülse 13 vorhandene
Riemen werden verformt und durch die Kerben 31 konturiert.
Im Ergebnis werden in den Kerben 31 Knoten der Gummihülse mit
darin befindlichen, verformten Gurten gebildet, die bewirken, daß verhindert
wird, daß das
Gummi aus den Kerben herausgezogen wird.
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In Übereinstimmung mit einem der
Hauptmerkmale dieser Erfindung weist die erhaltene Dichtung eine
Preßpassung
zwischen dem Ring und der Endabdeckung bzw. dem Kolben auf und verhindert so,
daß der
Ring abrutscht. Diese Preßpassung
ist deutlich in 3 gezeigt,
in der das oberste Ende 35 und das unterste Ende 36 der
Endabdeckung 11 sich von der Endabdeckung 11 um
einen radialen Abstand weiter nach außen erstrecken, als der innerste Punkt
des Klemmringes 14, welcher im wesentlichen an den Verbindungspunkt
der Fläche 24 mit
der Krümmung 25 anschließt. Diese
Ring-Preßpassung ist
kritisch, da der Stand der Technik lediglich eine Ring-Spielpassung
lieferte, selbst nach einer umgefalteten Verklemmung.
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In Übereinstimmung mit einem weiteren
der Hauptmerkmale der Erfindung führt die einzigartige Tränenform
zu einer größeren Verformung
des Gewebes, was zu einer verbesserten Haltekraft für die Balg-
bzw. Hülsenfaltung
führt,
was zu einer Verringerung bzw. Eliminierung von Faltungs- bzw. Klemmversagen
führt. 3–5 zeigen
deutlich eine viel größere radial
nach innen gerichtete Verformung durch die einzigartige, tränenförmige Klemme 14 gegenüber dem
in 5 gezeigten Klemmring
aus dem Stand der Technik.
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Gemäß einem weiteren der Merkmale
dieser Erfindung führt
die einzigartige Gestaltung des tränenförmigen Klemmelementes 14 zu
einem einzigartigen, gezwungenen Diagramm der auf die Hülse 13 von
der Klemme 14 gegen die Endabdeckung 11 bzw. den
Kolben 12 ausgeübten
Umfaltkräfte.
Anstelle der Kräfte
gemäß dem Stand
der Technik, welche vollständig
von radialer Natur waren mit Ausnahme der minimal gerundeten Kanten,
führt der
tränenförmige Klemmring 14 zu
einzigartigen resultierenden und Nor malkraftkomponenten, die entsprechend
der einzigartigen Neigung der Fläche 24 abgewinkelt sind.
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In weiterer Übereinstimmung mit den Merkmalen
dieser Erfindung bieten der tränenförmige Klemmring 14 und
die zugehörige
Dichtfläche 30 eine vergrößerte bzw.
größere Spannungsfläche. Diese vergrößerte Spannungsfläche führt zu einer
Verringerung der Spannung und Belastung auf dem Ring. Insbesondere
wurden Versuche durchgeführt,
in denen bestimmt wurde, daß die
Spannungsfläche
eines Standardringes etwa 0,020 Quadratflächeneinheiten betrug, wohingegen
die Fläche
des tränenförmigen Ringes
etwa 0,043 Quadratflächeneinheiten
betrug.
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In weiterer Übereinstimmung mit einem anderen
Merkmal der Erfindung wickelt sich die flexible Hülse 13 während des
unter Druck Setzens der inneren Fluiddruckkammer 15 um
die gekrümmte
Fläche 25,
wie dies am besten in 3 dargestellt
ist, und erzeugt so als Ergebnis des in dem Balgen herrschenden
Luftdruckes eine Normalkraft auf dem Balgen, wodurch ein Selbstverriegelungsmechanismus generiert
wird. Der Selbstverriegelungsmechanismus verhindert, daß der Klemmring 14 von
der Endabdeckung 11 bzw. dem Kolben 12 abrutscht,
was zu einem Aufbrechen der Dichtung zwischen der flexiblen Hülse 13 und
der Endabdeckung 11 bzw. dem Kolben 12 führen würde.
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Zusammengefaßt erzeugt die verbesserte tränenförmige Klemmanordnung
und die schräge
Endabdeckung für
eine Luftfeder eine gefaltet gedrückte Konstruktion, die lediglich
einen Balgenbzw. Hülsenausfall
bewirken wird bzw. die Haltekraft der Bal-genfältelung
wesentlich verbessert. Des weiteren kann die verbesserte Erfindung
auf bestehenden Fältelausrüstungen
verwendet werden und ist nicht teurer als die derzeit bestehende
Technologie. Auch verwendet die Erfindung eine Konstruktion, die
in bestehende Komponenten nachgerüstet werden kann. Einige der
Hauptvorteile der vorliegenden Erfindung sind, daß sie eine
viel stärkere
Haltekraft auf den Gummibalgen schafft als ein normaler Ring, da
Versuche gezeigt haben, daß Rißergebnisse
typischerweise doppelt so hoch sind wie bei einem Standardring.
Diese verbesserte Haltekraft ist das Ergebnis einer größeren Gewebeverformung,
einer Preßpassung
Ring/Komponente im Gegensatz zu einer Spielpassung, einer größeren Spannungsfläche und
eines Selbstverriegelungsmechanismus.
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Obwohl die vorstehende Beschreibung durchgehend
eine Luftfeder beschreibt, wird ohne weiteres verstanden, daß die „Luftfeder"-Technologie gleichermaßen auf
Luftaktuatoren oder ähnliche Pneumatikkomponenten
anwendbar ist.
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Demgemäß ist die verbesserte Luftfeder
vereinfacht, bietet eine effektive, sichere, kostengünstige und
effiziente Vorrichtung, welche die aufgezählten Ziele erreicht, sorgt
für ein
Eliminieren der bei Vorrichtungen aus dem Stand der Technik erfahrenen
Schwierigkeiten und löst
auf dem Fachgebiet Probleme und erzielt neue Ergebnisse.
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In der vorstehenden Beschreibung
wurden zum Zwecke der Kürze,
Klarheit und des Verständnisses
bestimmte Ausdrücke
verwendet; es sollen daraus jedoch keine unnötigen Beschränkungen über die
durch den Stand der Technik gegebenen Erfordernisse hinaus geschlossen
werden, da solche Ausdrücke
zu beschreibenden Zwecken verwendet werden und in weitreichendem
Sinne verstanden werden sollen.
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Des weiteren geschieht die Beschreibung und
die Darstellung der Erfindung im Wege von Beispielen, und der Umfang
der Erfindung wird durch die gezeigten oder beschriebenen, genauen
Einzelheiten nicht beschränkt.
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Nachdem nun die Merkmale, Entdeckungen und
Prinzipien der Erfindung, die Art und Weise, wie die Luftfeder aufgebaut
ist und verwendet wird, die Eigenschaften der Konstruktion und die
vorteilhaften, neuen und nutzbringenden, erhaltenen Ergebnisse beschrieben
worden sind, werden die neuen und nutzbringenden Strukturen, Vorrichtungen,
Elemente, Anordnungen, Teile und Kombinationen in den nachfolgenden
Ansprüchen
angegeben.