DE3244997C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßdämpfer, insbesondere für Büromaschinen und ähnliche kleine Lasten, mit einem Gehäuse mit starren plattenartigen Abschlußpartien, die miteinander durch einen elastischen und kegelstumpfförmigen Faltenbalg verbunden und gegeneinander in axialer Richtung des Faltenbalges bewegbar sind, mit einer federnden Rück­ stellung und mit einer in einer der Abschlußpartien ausge­ bildeten, in das Innere des Gehäuses führenden Öffnung.

In der DE-OS 29 27 087 wird ein pneumatischer Stoßdämpfer, insbesondere für Transportgeräte, vorgeschlagen, der diese Merkmale aufweist und dem die Aufgabe zugrundeliegt, Stöße mit einem auf ein Minimum vermindertem Lärm zu dämpfen, und bei dem die Erwärmungserscheinungen vermieden werden, die bei den bekannten Vorrichtungen auftreten, bei denen Luft oder Gas in einem Behälter eingeschlossen ist. Durch die konische Ausbildung des Faltenbalges sowie durch die Anordnung einer Druckfeder innerhalb des Faltenbalges werden zwar im wesent­ lichen gute Dämpfungseigenschaften erreicht, der Hub des Falten­ balges ist jedoch relativ klein, und seine Lebensdauer ist kurz, was sich aus der Tatsache ergibt, daß die obere, geringeren Querschnitt aufweisende Partie des Faltenbalges zuerst und die den maximalen Querschnitt aufweisende Partie des Faltenbalges zuletzt zusammengepreßt werden. Dabei wird jedoch die obere, geringeren Querschnitt aufweisende Partie des Faltenbalges über­ beansprucht und sie kann u. U. auch in den Faltenbalg hinein­ gedrückt werden, was zur Beschädigung des Faltenbalges führen kann. Die ungleichmäßige Belastung des Faltenbalges führt dazu, daß bei der meistbelasteten Partie des Faltenbalges Er­ müdungserscheinungen, folglich auch Beschädigungen auftreten können. Wenn man jedoch den Faltenbalg nur so belastet, daß die obere Partie nicht zu sehr beansprucht wird, wenn sie also in den Faltenbalg nicht hineingedrückt wird, wird nur ein Teil des maximalen Hubes ausgenützt.

Auch die in der GB-PS 9 89 053 und den CH-PS 5 77 124 und 3 73 928 beschriebenen Anordnungen weisen die oben beschriebenen Nachteile auf, daß nämlich der Arbeitshub klein und die Lebens­ dauer nur kurz ist. Zudem sind auch die Dämpfungseigenschaften nicht recht befriedigend.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Stoßdämpfer der hier in Frage stehenden Art zu schaffen, dessen Faltenbalg bei Verwendung desselben Materials wie bei den bekannten Anordnungen eine höhere Lebensdauer hat und größere Arbeitshübe ermöglicht.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Größe der einzelnen Falten von dem Ende des Faltenbalges mit größerem Durchmesser zum anderen Ende hin allmählich und kontinuierlich abnimmt, daß die Biegeradien der Falten von dem Ende des Faltenbalges mit größerem Durchmesser zum anderen Ende hin allmählich abnehmen und die Abstufung der Faltengröße so gewählt ist, daß die Spannung in den Falten gemäß der Gleichung konstant bleibt, wobei ϕ die Spannung, M das Biegemoment und W das Widerstandsmoment bedeutet, daß die inneren und äußeren Faltenscheitel jeweils nach Art einer Ellipse gekrümmt sind, wobei die großen Achsen sämtlicher Ellipsen gleich groß sind, während die kleinen Achsen eine mit zunehmendem Abstand von dem Ende des Mantels mit kleinerem Durchmesser größer werdende Länge aufweisen, und daß an der Außenseite des Faltenbalges federnde Ringe oder Schraubenfedern eingelegt sind.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung wird ein Stoßdämpfer ge­ schaffen, zu dessen Aufbau in großem Umfang auf in der pneumatischen Technik entwickelte Bauteile zurückgegriffen werden kann und der bei geringen Fertigungskosten eine hohe Betriebssicherheit auf­ weist. Mit dem Stoßdämpfer wird bereits bei geringer Bauhöhe eine ausgezeichnete Dämpfungswirkung erreicht, was auf der Tatsache beruht, daß bei einem kegelstumpfförmigen Faltenbalg die Falten beim Zusammendrücken wenigstens zum Teil auch konzentrisch ineinander verschoben werden können, wodurch bei gleicher Bauhöhe ein größeres Verdrängungsvolumen der ausströmenden Luft erreicht werden kann. Es ergibt sich also beim Erfindungsgegenstand der Vorteil einer besonders platzsparenden Bauweise und die Möglichkeit, größere Arbeitshübe auszuführen. Auch ist die Lebensdauer des erfindungs­ gemäßen Faltenbalges höher, weil sämtliche den Mantel des Falten­ balges bildende Partien praktisch gleicher Belastung ausgesetzt sind, so daß es nicht mehr vorkommen kann, daß einzelne Partien des Faltenbalges wegen Überbeanspruchung beschädigt werden, und weil infolge einer konstanten Spannung in den Balgfalten ein gleichmäßiges Zusammenfalten möglich ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den Unteransprüchen, gemäß welchen eine Führungseinrichtung für die gegeneinander bewegten Abdeckplatten des Stoßdämpfers geschaffen wird, die eine gegen­ seitige Verdrehung der Abdeckplatten verhindert und zugleich den faltenbalgartigen Mantel des Stoßdämpfers in Gestalt einer Schutz­ hülse übergreift. Hierdurch wird ein Stoßdämpfer in einer besonders robusten Bauweise geschaffen.

Eine bevorzugte Anwendung findet der neue Stoßdämpfer für kleinere, manuell betätigte Geräte, wie z. B. Büromaschinen. Bei letzteren kann durch die Verwendung eines Stoßdämpfers mit einstellbarem Dämpfungs­ verhalten anstelle üblicher Puffer aus elastischen Vollmaterial eine dem Gewicht, den auftretenden Erschütterungen usw. der Büro­ maschine angepaßte Stoßdämpfung erreicht werden, wodurch die Maschine besser als bisher geschont und zugleich ihre Bedienungsfreundlich­ keit verbessert wird. Der erfindungsgemäße Stoßdämpfer kann aber auch in anderen Bereichen eingesetzt werden, vorzugsweise dann, wenn eine Aufnahme nicht zu großer Stoßenergien bewirkt werden soll, so z. B. auch bei sogenannten Reinraum-Einsätzen.

Die Erfindung wird anhand von drei in den Abbildungen darge­ stellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Abbildungen zeigen jeweils axiale Längsschnitte durch Stoßdämpfer mit einzel­ nen Merkmalen gemäß der Erfindung. In Fig. 2 ist ausnahmsweise teilweise schematisch nur eine Halbseite eines solchen Stoß­ dämpfers dargestellt. Gleiche Teile sind in den Abbildungen jeweils mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen.

Wie zunächst aus Fig. 1 zu erkennen ist, besteht der insgesamt mit 1 bezeichnete Stoßdämpfer in seiner Grundform aus zwei starren Abschlußplatten 2, 3, die durch einen faltenbalgartigen Mantel 4 miteinander verbunden sind. Die Abschlußplatten 2, 3 bilden zusammen mit dem Mantel 4 ein Gehäuse, das sich durch Zusammen­ schieben der Falten 5 in einer axialen Längsrichtung komprimieren läßt. Die Kompression des Gehäuses wird durch die zu dämpfenden Stöße bewirkt, die im wesentlichen in Axialrichtung auf die Abschlußplatten 2, 3 wirken. Die Stoßenergie wird durch ein Heraus­ drücken der in dem Gehäuse eingesperrten Luft durch ein Drossel­ ventil aufgenommen. Als Sitz des Drosselventiles ist an einer der Abschlußplatten 2, 3 eine Gewindeöffnung 6 ausgenommen, an der sich das Drosselventil (nicht dargestellt) festlegen läßt. Es findet ein einstellbares Drosselventil von an sich bekannter Bauweise Anwendung, vermittels dessen sich der Strömungswider­ stand für die austretende Luft variieren läßt. Hierdurch wird die Dämpfungscharakteristik des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers ver­ ändert und den jeweiligen gewünschten Verhältnissen angepaßt.

Aus Fig. 1 ist auch die Kegelstumpfform des faltenbalgartigen Mantels 4 ersichtlich. Diese verleiht dem Mantel 4 eine große radiale Steifigkeit sowie eine gute Führungsgenauigkeit in axialer Richtung. Überdies kommen beim Zusammenpressen des Mantels 4 dessen Falten 5 teilweise konzentrisch ineinander zu liegen, wodurch eine sehr weitgehende Kompression des Gehäuses zu erreichen ist, bei der sich die Abschlußplatten 2, 3 sehr nahe kommen können. Ent­ sprechend groß ist bei niedriger Bauhöhe des Stoßdämpfers 1 das Volumen der aus dem Gehäuse verdrängten Luft. Der Stoßdämpfer 1 hat also bei ausgezeichneter Energie-Absorption einen großen dynamischen Wirkungsbereich.

Bei der Kugelstumpfform des faltenbalgartigen Mantels 4 ist es sinnvoll, die seinem einen größeren Durchmesser aufweisenden Ende zugewandte Abschlußplatte 3 so groß zu gestalten, daß sie in radialer Richtung über den Mantel 4 hinaussteht. Die überstehenden Abschnitte 9 der Abschluß­ platte 3 dienen dabei als Träger geeigneter Befestigungs­ mittel (nicht dargestellt), vermittels derer sich der Stoßdämpfer 1 auf einem stoßbelasteten Gerät, insbesondere einer Büromaschine, festlegen läßt. Die somit zugleich als Montageplatte dienende Abschlußplatte 3 wird in der Regel auch die Öffnung 6 enthalten, die das Drosselventil aufnimmt. Hingegen bildet die ihr gegenüberliegende, andere Abschlußplatte 2 vorteilhafterweise einen geschlossenen Pufferteller, der von dem gegen Stoßeinwirkungen zu schützenden Gerät frei nach außen absteht.

Der Stoßdämpfer 1 gemäß Fig. 1 weist einen einseitig ge­ schlossenen Balgkörper auf, bei dem der faltenbalgartige Mantel 4 an dem Ende mit kleinerem Durchmesser durch eine einstückig angeformte, ebene Stirnwand 10 begrenzt wird. Die Abschlußplatte 2 entspricht in ihrer Größe etwa der Stirnwand 10 und ist mit dieser fest verbunden, bei­ spielsweise verklebt oder verschweißt.

An der der Abschlußplatte 3 zugewandten Seite kann der Balgkörper durch eine weitere Stirnwand 12 verschlossen sein. In dieser Stirnwand 12 ist eine Durchtrittsöffnung 13 vorgesehen, ver­ mittels derer das in die Öffnung 6 der Abschlußplatte 3 einge­ setzte Drosselventil (nicht dargestellt) mit dem Inneren 14 des Stoßdämpfers 1 kommuniziert.

In den Falten 5 des Mantels 4 sind federnde Ringe 15 oder Schraubenfedern eingelegt, die beispielsweise aus Stahl bestehen können und die dazu dienen, einen Teil der Rückstellkraft zur Expansion des Stoßdämpfers 1 nach erfolgter Stoßbeaufschlagung auf­ zubringen. Der Mantel 4 kann aus einem elastischen Material, z. B. Gummi, oder aus einem Kunststoff bestehen. Die federnden Ringe 15 versteifen den Mantel 4 und verstärken seine federnde Rückstellkraft. Überdies ist zwischen den Abschlußplatten 2, 3 eine sich an diesem abstützende Druckfeder 16 angeordnet, die eine zu­ sätzliche Rückstellkraft ausübt. Die Druckfeder 16 befindet sich im Inneren 14 des Stoßdämpfers 1.

Fig. 1 zeigt die Form eines Stoßdämpfers 1, bei dem die Größe der einzelnen Falten 5 des faltenbalgartigen Mantels 4 von dem Ende des Mantels 4 mit größerem Durchmesser zu dem anderen Ende hin allmählich und kontinuierlich abnimmt. Die Größen­ verringerung erfolgt dadurch, daß die Biegeradien der Falten 5 in entsprechender Weise abnehmen. Durch diese Anordnung stört sich das Material der Falten 5 beim Zusammenpressen des Stoß­ dämpfers 1 nur sehr wenig, da die Falten 5 sehr weitgehend kon­ zentrisch ineinander zu liegen kommen. Die Abstufung der Falten­ größe ist so gewählt, daß die Spannung ϕ in den Falten, d. h., das Verhältnis aus dem Biegemoment M und dem Widerstandsmoment W des Faltenmaterials, gemäß der Gleichung

ϕ = M/W = Const.

über die gesamte axiale Länge des Mantels 4 konstant bleibt. Hierdurch wird die auf den Stoßdämpfer 1 ausgeübte Belastung gleichmäßig auf alle Falten 5 des Mantels 4 verteilt, was der Material-Ermüdung vorbeugt und eine lange Lebensdauer des erfindungsgemäßen Stoßdämpfers 1 sichert. Diese Spannungsverhält­ nisse lassen sich gemäß Fig. 2 dadurch erreichen, daß die inneren und äußeren Faltenscheitel 17 bzw. 18 des kegelstumpf­ förmigen Mantels 4 jeweils nach Art einer Ellipse gekrümmt sind, wobei die großen Achsen 19 sämtlicher Ellipsen gleich groß sind, während die kleinen Achsen 20 eine mit zunehmendem Abstand von dem Ende 8 des Mantels 4 mit kleinerem Durchmesser größer werdende Länge aufweisen. Die elliptische Form der Falten 5 wird in Fig. 2 durch eine Hilfslinie 21 verdeutlicht.

Fig. 2 zeigt einen Stoßdämpfer 1, bei dem beide Abschlußplatten 2, 3 in radialer Richtung über den faltenbalgartigen Mantel 4 hinausragen. Zwischen den überstehenden Abschnitten 9 bzw. 22 der Abschlußplatten 2 bzw. 3 wirkt eine Druckfeder 16, die als Rückstellfeder des Stoßdämpfers 1 dient und außerhalb des von dem Mantel 4 umschlossenen Gehäuses angeordnet ist.

Gemäß Fig. 3 sind die Abschlußplatten 2, 3 in einer Weise ge­ führt, die ihnen eine Bewegung in Axialrichtung des faltenbalg­ artigen Mantels 4 ermöglicht, jede Bewegung schräg zu dieser Richtung und eine Verdrehung der Abschlußplatten gegeneinander aber verhindert. Eine derartige Führung empfiehlt sich ins­ besondere dann, wenn der Stoßdämpfer 1 unkontrollierten Stößen aus allen möglichen Richtungen ausgesetzt ist. Die Führung wird durch zwei an je einer Abschlußplatte 2 bzw. 3 ansetzende, einander koaxial umschließende Hülsen 23, 24 vermittelt. Diese Hülse 23, 24 werden bei einer Axialbewegung der Abschlußplatten 2, 3 aufeinander zu bzw. voneinander weg teleskopartig ineinander verschoben. Zur Führung ist an der einen Hülse 24 ein axiale Nut 25 ausge­ nommen, in der ein an der anderen Hülse 23 passend angeformter Vorsprung 16 läuft.

Claims (3)

1. Stoßdämpfer, insbesondere für Büromaschinen und ähnliche kleine Lasten, mit einem Gehäuse mit starren plattenartigen Abschlußpartien, die miteinander durch einen elastischen und kegelstumpfförmigen Faltenbalg verbunden und gegenein­ ander in axialer Richtung des Faltenbalges bewegbar sind, mit einer federnden Rückstellung und mit einer in einer der Abschlußpartien ausgebildeten, in das Innere des Gehäu­ ses führenden Öffnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der einzelnen Falten (5) von dem Ende (7) des Falten­ balges (4) mit größerem Durchmesser zum anderen Ende (8) hin allmählich und kontinuierlich abnimmt, daß die Biege­ radien der Falten (5) von dem Ende (7) des Faltenbalges (4) mit größerem Durchmesser zum anderen Ende (8) hin allmäh­ lich abnehmen und die Abstufung der Faltengröße so gewählt ist, daß die Spannung in den Falten (5) gemäß der Gleichung ϕ = M/W = Const.konstant bleibt, wobei d die Spannung, M das Biegemoment und W das Widerstandsmoment bedeutet, daß die inneren und äußeren Faltenscheitel (17, 18) jeweils nach Art einer Ellipse gekrümmt sind, wobei die großen Achsen (19) sämt­ licher Ellipsen gleich groß sind, während die kleinen Achsen (20) eine mit zunehmendem Abstand von dem Ende (8) des Mantels (4) mit kleinerem Durchmesser größer werdende Länge aufweisen, und daß an der Außenseite des Faltenbalges (4) federnde Ringe (15) oder Schraubenfedern eingelegt sind.

2. Stoßdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die als Abschlußplatten ausgebildeten Abschlußpartien (2, 3) in der axialen Richtung des Faltenbalges (4) gegenein­ ander unverdrehbar geführt sind.

3. Stoßdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung durch an je einer Abschlußplatte (2, 3) ansetzende, einander koaxial umschließende Hülsen (23, 24) vermittelt wird, wobei eine Hülse (24) mit einer axialen Nut (25) versehen ist, in der ein an der anderen Hülse (23) passend angeformter Vorsprung (26) läuft.