DE2118857A1

DE2118857A1 - Druckmittelfedervorrichtung

Info

Publication number: DE2118857A1
Application number: DE19712118857
Authority: DE
Inventors: Jack Milner Satton Colfield Warwickshire Lowe (Großbritannien) M F16f9 18
Original assignee: Dunlop Holdings Ltd
Current assignee: Dunlop Holdings Ltd
Priority date: 1970-04-23
Filing date: 1971-04-19
Publication date: 1972-01-13
Also published as: FR2093448A5; NL7105320A; AU2793271A

Description

W.24707/71 12/Sch

Dunlop Holdings Limited
London (England)

Druckmitt eIfedervo rrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf Druckmittelfedern und insbesondere auf Federn, die Rollappenmembranen verwenden.

Eine Federvorrichtung mit Rollappenmembran umfaßt zwei relativ axial bewegliche Halteteile, an deren Enden eine allgemein zylindrische Membran aus verstärktem federnden Material angebracht ist, die mit Druckluft aufgeblasen ist. Die Endteile der Membran haben gewöhnlich relativ zu dem dazwischen liegenden Teil der Membran kleineren Durchmesser und sind mit undehnbaren Wulstdrähten versehen, und die Wulstteile der Membran stehen mit ergänzenden Sitzteilen an den beiden Halteteilen derart im Eingriff, daß der Raum innerhalb der Membran abgedichtet ist. Die Wülste können in ihrer Stellung festgeklemmt sein oder sie können ohne Festklemmen durch den innerhalb der Membran herrschenden Luftdruck in ihrer Sitzstellung gehalten werden, v/ie bei einem schlauchlosen Reifen.

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Membranen dieser Art sind gewöhnlich so ausgeführt, daß sie an einem Ende an einem Kolbenteil angebracht werden können, und ein Teil der Membran erstreckt sich entlang der Außenwand des Kolbens und bildet einen sich axial erstreckenden Flügelteil oder Lappenteil U-förmigen Querschnitts, der über einen äußeren zylindrischen Teil zu dem gegenüberliegenden Wulst zurückkehrt. Der Lappenteil einer Membran dieser Art wird während wiederholter Biegungen oder Auslenkungen der Feder Biegebeanspruchungen unterworfen, die das Bestreben haben, Ermüdungsversagen der inneren Verstärkung der Membran hervorzurufen.

Ein Zweck der Erfindung besteht darin, eine Druckmittelfedervorrichtung zu schaffen, die eine verbesserte Membran der oben genannten Art aufweist.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine Druckmittelfedervorrichtung eine Roilappenmembran, die einzig durch im wesentlichen undehnbares fadenartiges Material verstreckt ist, welches sich nur in einer Richtung im wesentlichen im rechten Winkel zur Umfangsrichtung der Membran erstreckt, und eine Begrenzungseinrichtung, um radiale Ausdehnung eines Zwischenteiles oder mittleren Teiles der Membran zwischen deren Endteilen zu begrenzen.

Gemäß einer Ausführungsform kann die Membran durch Schnüre oder Fäden verstärkt sein, die beispielsweise aus natürlichem oder synthetischem Textilmaterial oder aus Stahl bestehen und sich vollständig in axialen ' Ebenen der Membranen erstrecken, wobei die Schnüre alternativ in einem kleinen Winkel zu der axialen Richtung angeordnet sein können. Bei diesem Beispiel würden gewöhnlich wenigstens zwei Cordlagen oder Schnurlagen verwendet, wobei die Schnüre in den betreffenden Lagen sich mit Bezug auf die axiale Richtung in entgegengesetzten Winkeln erstrecken.

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Bei der Herstellung von cordverstärkten oder schnurverstärkten elastomeren Gebilden ist es normal, die Bezeichnung "Vorspannwinkel" zu verwenden, um die Richtung einer Schnur an irgendeiner Stelle des Gebildes zu beschreiben, wobei der Vorspannwinkel derjenige Winkel ist, den die Schnur mit einer in Umfangsrichtung rund um das Gebilde verlaufenden Linie bildet, d.h. der Winkel relativ zu der Umfangsrichtung der Membran. Demgemäß sind bei einer Membran gemäß der Erfindung die Schnüre mit einem Vorspannwinkel von im wesentlichen 90° angeordnet.

Die Begrenzungseinrichtung kann in !Form einer axial biegsamen Ausführung oder Hülse vorhanden sein, sie kann jedoch auch bei gewissen Anwendungen in Form eines starren Rohres, beispielsweise eines Metallrohres, vorhanden sein. Ein Ende der Hülse oder des Rohres ist an dem Halteteil befestigt, der keinen Kolbenteil bildet. In anderen Worten ausgedrückt, ist ein Ende der Hülse oder des Rohres an demjenigen Halteteil befestigt, der an dem nicht-rollenden Ende der Membran liegt.

Wenn die Begrenzungseinrichtung axial biegsam ist, d.h. sich in axialer Richtung zusammenziehen oder verkürzen kann, kann sie in Form einer zylindrischen Hülse einheitlicher Ausführung vorhanden sein, die aus einem elastomerem Material gebildet ist, welches mit Bändern oder Schnüren verstärkt ist, die sich in einem Vorspannwinkel von 0° erstrecken, d.h. in Umfangsrichtung rund um die Achse der Feder erstrecken. Alternativ kann eine axial biegsame Begrenzungseinrichtung in Form einer offenen zylindrischen Ausführung vorhanden sein, die beispielsweise eine Anzahl von Bändern, Reifen oder Schnüren aufweist, die sich in Umfangsrichtung rund um die Membran erstrecken und gewöhnlich mittels sich axial erstreckender Tragdrähte oder Tragschnüre in einer Stellung in axialem Abstand voneinander gehalten sind.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine seitliche Querschnittsansieht

einer pneumatischen Aufhängungsfedervorrichtung in einer .normalen Auslenkstellung. Fig. 2 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht, in der die Vorrichtung in zurückgeschlagenem Zustand oder zurückgefedertem Zustand dargestellt ist. Fig. 3 ist eine der Fig. 1 ähnliche Ansicht der Vorrichtung in vollständig durchgefedertem oder durchgeschlagenem Zustand.

Eine Druckmittelfedervorrichtung für ein Fahrzeugaufhängungssystem umfaßt einen oberen Membransitzteil 1 (siehe Fig. 1), der an einem Fahrzeugrahmen 2 gebildet oder daran angebracht ist, und einen Kolbenteil 3» der an einer zugeordneten Achse 4· befestigt und unter dem oberen Sitzteil 1 angeordnet ist. Der Kolbenteil 3 hat allgemein zylindrische Form und er ist an seinem oberen Ende ausgenommen, um einen Sitz 5 für einen Wulst 6 einer federnden Membran 7 zu schaffen. Die Membran 7 hat einen Lappenteil 8, der sich im normalen Auslenkzustand der Feder abwärts entlang der Außenfläche 9 des Kolbenteiles 5 erstreckt und dann in einer glatten Kurve zurückgebogen ist und aufwärts durch einen äußeren zylindrischen Bereich 10 zurückkehrt und danach an seinem oberen Ende radial einwärts gebogen ist und einen Wulst 11 bildet, der mit einem entsprechenden Wulstsitzbereich 12 im Eingriff steht, der an dem oberen Sitzteil 1 gebildet ist.

Die Membran 7 kann über eine nicht dargestellte Leitung mit Luftdruck versorgt werden, die über ein übliches Niveauventil mit einer Druckluftzufuhr verbunden ist. Ein massiver Stoßanschlag 13 aus Kautschuk ist an dem oberen Sitzteil 1 mittig befestigt, so daß er mit dem Kolben 3 in Eingriff tritt, wenn die Auslenkung der Feder ein vorbestimmtes Ausmaß überschreitet. Bewegung

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des oberen und des unteren Sitzteiles 1, 3 voneinander weg beim Zurückfedern wird durch biegsame Streifen oder ähnliche übliche Mittel (nicht dargestellt) überprüft bzw. gesteuert, die zwischen dem Rahmen 2 und der zugeordneten Achse 4 angeschlossen sind.

Die Membran 7 weist eine innere Lage 14 aus im wesentlichen undurchlässigem elastomeren Material, eine äußere Lage 15 &^us elastomerem Material und zwischen den beiden Lagen 14, 15 eine zweilagige Verstärkung aus Polyamidschnüren 16 auf, wobei die Polyamidschnüre in zweckentsprechender Weise so behandelt sind, daß sie an die innere und die äußere Lage 14 bzw. 15 gebunden werden können. Die Polyamidschnurlagen, in denen die Schnüre mit einem Vorspannwinkel von 90° angeordnet sind, und in engem Abstand rund um den gesamten Umfang der Membran 7 angeordnet sind, sind an jedem Ende der Membran 7 an einem zugeordneten undehnbaren Wulstdrahtaufbau 17» 18 befestigt. Das Verfahren der Anbringung der Verstärkung an dem Wulstdrahtaufbau 17» 18 ist ähnlich dem Verfahren, welches bei der Herstellung von Luftreifen bekannt ist, wobei die Verstarkungsschnure relativ zu der Membran 7 von der Innenseite des Wulstdrahtaufbaues 17» 18 umgelegt und rund um dessen Außenseite' über eine kurze Strecke gedreht oder gelegt werden.

Die Membran 7 ist unter Anwendung üblicher Techniken an einem zweckentsprechend gestalteten Dorn hergestellt und in allgemein zylindrischer Form mit einem Durchmesser vulkanisiert bzw. gehärtet, der nicht größer als der maximale Durchmesser der aufgeblasenen Membran ist.

Die gemäß vorstehender Beschreibung ausgeführte Membran hat gegenüber üblichen Rollappenmembranen den Vorteil, daß ihre Schnurverstärkung 16 wiederholter Verformung ohne Versagen der Verstärkung oder ihrer Verbindung mit den Kautschuklagen 14, 15 zufolge Ermüdung besser widerstehen kann. Jedoch würde die Membran für

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ihre beabsichtigte Anwendung an einer Fahrzeugfedervorrichtung nicht vollständig zufriedenstellend sein, wenn nicht Mittel vorgesehen würden, die Ausdehnung des äußeren zylindrischen Teils 10 der Membran zu begrenzen. Diese Mittel können durch eine Begrenzungshülse oder Begrenzungsbuchse dargestellt sein.

Eine Begrenzungshülse 19 für die Membran 7 gemäß vorstehender Beschreibung weist eine zylindrische Hülse aus elastomerem Material auf, die eine innere zwei- . lagige Verstärkungsschicht aus Polyamidschnüren 20 aufweist, die mit einem Vorspannwinkel von 0 angeordnet ist. Die Hülse 19 ist an einem geeigneten Dorn entsprechenden Durchmessers gebildet, um die gewünschte äußere aufgeblasene Abmessung der Membran 7 zu bestimmen, und sie wird in üblicher Weise gehärtet bzw. vulkanisiert. Die Hülse 19 kann an ihrem oberen Ende an dem Eahmen 2 mittels eines Metallflansches angebracht werden, der aus zwei Metallblechteilen 21, 22 gebildet ist, die aneinander befestigt sind und sich axial erstreckende zylindrische Teile aufweisen, von denen einer auf der Innenseite und einer auf der Außenseite der Hülse 19 angeordnet wird. Die Hülse 19 wird an den Plansch gebunden oder auf andere zweckentsprechende Weise an diesem angebracht.

Die Ausführung ist derart, daß bei Aufwärtsauslenkung der Achse 4 der untere Teil 23 der Hülse 19 durch die Achse 4- in Wellenform (siehe Fig. 3) verformt werden kann, während im normalen und zurückgefederten Zustand (Fig. 1 bzw. Fig.. 2) die Hülse 19 in ihre zylindrische Gestalt zurückkehrt, wobei ihr unterer Bereich dazu dient, den unteren Teil der Membran 7 auf seine gewünschte zylindrische Gestalt zu begrenzen. Die verformbare Hülse 19 ermöglicht weiterhin das Stattfinden von relativer Bewegung zwischen den Tragteilen oder Halteteilen 1, 3 entlang von Wegen, die von

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der genauen axialen Richtung abweichen.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform umfaßt die Membran 7 eine zweilagige Schicht aus Polyamidschnüren mit einem Vorspannwinkel von 90°. Die Schnüre können jedoch aus Stahl oder aus irgendeinem bekannten natürlichen oder synthetischen Material entweder in Stapelfaserform oder in Einzelfadenform bestehen, welches gewöhnlich für Verstärkung von elastomeren Gegenständen verwendet wird. Weiterhin können die Schnüre oder Fäden anstatt mit zweilagiger Ausführung in einer einzigen Lage angeordnet sein. Wenn zwei Lagen verwendet werden, können die Schnüre in den Lagen so angeordnet sein, daß sie geringfügig quer vorgespannt sind, beispielsweise in einem Vorspannwinkel von 80 , um den Widerstand gegen Reißen der Membran zwischen den Schnüren unter dem Aufblasdruck zu unterstützen. Geringfügig kleinere Vorspannwinkel von beispielsweise 80° können verwendet werden, wenn jedoch der Vorspannwinkel verkleinert wird, verschlechtert sich der Widerstand gegen Ermüdung.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform ist eine biegsame Hülse beschrieben mit einer zweilagigen Verstärkung. Die Hülse kann jedoch eine einlagige Verstärkung üblicher Form aus einer schraubenförmig gewickelten Schnurverstärkung aufweisen. Die Hülse kann auch eine starre Hülse aus nicht-verformbarem Material sein, und zwar bei Anwendungen, bei denen keine Möglichkeit der Berührung zwischen der Hülse und einem zugeordneten Achsetibauteil besteht.

Ein besonderes Merkmal einer Druckmittelfedervorrichtung der vorbeschriebenen Art besteht darin, daß die verbesserte Biegelebensdauer und Ermüdungslebensdauer der Lappenteile der Membran im· Vergleich zu üblichen Membranen die Gestaltung einer zuverlässigen Membran ermöglicht, deren Lappenteil im Querschnitt einen kleineren

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Krümmungsradius hat. Demgemäß ermöglicht die Erfindung im Vergleich mit einer üblichen Druckmittelfedervorrichtung ähnlichen äußeren Durchmessers die Schaffung einer Federvorrichtung, bei der der mit dem Lappenteil im Eingriff stehende Kolbenteil einen größeren Durchmesser hat, wodurch die Lasttragfähigkeit der Vorrichtung verbessert wird.

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Claims

Patentansprüche

/1. Druckmittelfedervorrichtung mit einer Rolllappenmembran, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolllappenmembran (7) einzig durch im wesentlichen undehnbares fadenartiges Material verstärkt ist, welches sich nur in einer Richtung im wesentlichen im rechten Winkel zu der Umfangsrichtung der Membran erstreckt, und daß eine Begrenzungseinrichtung (19) vorgesehen ist, um radiale Ausdehnung eines mittleren Teiles der Membran zwischen ihren Endteilen zu begrenzen.
2. Federvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Material sich in einem Winkel von 90° relativ zu der Umfangsrichtung der Membran (7) erstreckt.
3· Federvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Material sich in einem Winkel zwischen 80 und 90° relativ zu der Umfangsrichtung der Membran erstreckt.
4-. Federvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung eine Lage aus fadenartigem Material aufweist.
5· Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung wenigstens zwei Lagen aus fadenartigem Material aufweist.
6. Federvorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung zwei Lagen aus fadenartigem Material aufweist, und daß das fadenartige Material in den betreffenden Lagen so angeordnet ist, daß es sich relativ zu der Umfangsrichtung der Membran in entgegengesetzten Winkeln erstreckt.

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7. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Material ein natürliches oder synthetisches nichtmetallenes Material ist.
8. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Material metallenes Material ist.
9. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Endteil der Membran relativ zu einem axial dazwischenliegenden Teil

ψ der Membran verkleinerten Durchmesser hat.
10. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung eine starre Begrenzungshülse aufweist.
11. Federvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungseinrichtung axial biegsam ist.
12. Federvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axial biegsame Begrenzungseinrichtung aus einer zylindrischen Hülse (19) aus elastomerem Material gebildet ist, in der wenigstens eine innere Verstärkungslage aus fadenartigem Material eingebettet ist.
13. Federvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Material der Hülse sich parallel oder im wesentlichen parallel zu der Umfangsrichtung der Membran erstreckt.
14. Federvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das fadenartige Material sich schraubenlinienförmig in der Begrenzungshülse erstreckt.
15. Federvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die axial biegsame Begrenzungseinrichtung eine offene Ausführung aus in axialem Abstand von einander liegenden Reifen, Bändern oder Schnüren aufweist, die sich in Umfangsrichtung rund um die Membran erstrecken.

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16. Pedervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile der Membran an zwei relativ zueinander bewegbaren Halteteilen (1, 3) einer Fahrzeugaufhängungsvorrichtung angeordnet sind.

17· Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Begrenzungseinrichtung an einem Halteteil (1) befestigt ist.

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