DE3311853A1

DE3311853A1 - Luftfeder

Info

Publication number: DE3311853A1
Application number: DE19833311853
Authority: DE
Inventors: Achille Gallizia
Original assignee: Pirelli SpA
Current assignee: Pirelli and C SpA
Priority date: 1982-04-01
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1983-10-06
Also published as: GB8308768D0; GB2117867B; IT8220536A1; IT8220536A0; FR2524593A1; GB2117867A; IT1150509B

Description

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Luftfeder

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder, d. h. eine Vorrichtung, die einen biegsamen Mantel in Form einer Membran aufweist, die mit zwei beispielsweise aus Metall bestehenden starren Körpern dicht verbunden ist und in welcher ein Druckmittel enthalten ist, insbesondere Druckluft.

Es sind viele Arten von Luftfedern bekannt, und insbesondere sind Luftfedern bekannt, die einen Mantel aufweisen, der aus einer Membran aus elastomere^ Material gebildet ist, in welches ein widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, das aus verkautschukten Lagen aus Textilschnüren oder MetalIschnüren oder Metalldrähten gebildet ist, wobei die Drähte oder Schnüre der verschiedenen Lagen einander kreuzen. Das Gebilde ist an zwei Enden offen, in deren Bereich der Mantel mit den insbesondere aus Metall bestehenden starren Körpern lösbar dicht verbunden ist. Der Mantel ist durch die starren Körper verschlossen und über die starren Körper erfolgt das Verbinden der Feder mit der Ausführung oder einer Maschine oder dgl., an welcher die Feder benutzt werden soll.

Die bekannten Luftfedern haben verschiedene Nachteile.

Die Hauptnachteile der bekannten Luftfedern der oben summarisch beschriebenen Art sind wie folgt:

Ein erster Nachteil besteht in dem niedrigen Betriebsdruck, unter welchem die bekannten Luftfedern arbeiten müssen und der einen Wert von 8 bis 9 bar (8 bis 9 kg/cm^a) nicht überschreitet. Dies führt zu großen Querabmessungen der bekannten Luftfedern und zu der Unmöglichkeit, die bekannten Luftfedern an Maschinen oder dgl. anzuwenden, die schweren Betriebsbedingungen unterworfen sind.

Ein zweiter Nachteil der bekannten Luftfedern besteht darin, daß sie eine nicht zufriedenstellende Arbeitslebensdauer haben, was zu nicht zufriedenstellender Lebensdauer des aus biegsamem Material bestehenden Mantels führt, der eines der wesentlichen Elemente der Feder darstellt.

Ein dritter Nachteil der bekannten Luftfedern besteht darin, daß in der Zone, in welcher der.biegsame Mantel mit den starren Körpern der Feder dicht verbunden wird, sehr genaue Bearbeitung erforderlich ist. Dies führt zu hohen Kosten als Folge der genauen Bearbeitung, wobei hinsichtlich der Dichtheit in den Zonen der Verbindung zwischen dem biegsamen Mantel und den starren Körper keine große Sicherheit gewährleistet ist.

Die Erfindung bezweckt, die genannten Nachteile bekannter Luftfedern gemäß vorstehender Beschreibung zu überwinden derart, daß die zulässigen Belastungen an den Luftfedern erhöht werden können, die Abmessungen der Federn verringert werden können und die Nutzlebensdauer der Federn verlängert wird, wobei außerdem ermöglicht ist, die Charakteristiken des Ansprechens auf an die Feder angelegte Belastungen in großem Ausmaß zu variieren.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Luftfeder, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine im wesentlichen zylindrische Membran aufweist, die aus elastomerem Material gebildet ist, in welches ein widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, das aus einer Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren oder Drähten gebildet ist, die entlang der Erzeugenden der zylindrischen Gestalt angeordnet sind. Die Feder um-

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faßt weiterhin eine Mehrzahl von starren ringförmigen Körpern, die sich in einem Abstand voneinander befinden und gleichachsig zur Membran und um diese herum vorgesehen sind. Diese starren ringförmigen Körper befinden sich mit der Außenfläche der Membran in Berührung, deren Kanten oder Enden mit den im Abstand "'C einander vorliegenden starren ringförmigen Körpern verbunden sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

Fig. 1 ist eine schaubildliche Ansicht einer Luftfeder gemäß der Erfindung.

Fig. 2 ist eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Teilschnittansicht der Luftfeder gemäß Fig. 1.

Gemäß einem allgemeineren Lösungsgedanken umfaßt, eine Luftfeder gemäß der Erfindung einen Mantel, der an beiden Enden offen und von einer im wesentlichen zylindrischen Membran gebildet ist, die aus elastomerem Material oder dgl. besteht, in welches eine Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren, Drähten oder dgl. eingebettet ist, die im wesentlichen entlang der Erzeugenden der zylindrischen Gestalt angeordnet sind. Die Luftfeder umfaßt ferner eine Mehrzahl von starren ringförmigen Körpern, die sich mit der Außenfläche der Membran in Berührung befinden und als Ringe der Membran wirken.

Weiterhin sind die weiter voneinander weg liegenden starren ringförmigen Körper mit der den Mantel bildenden Membran verbunden, wobei die Enden der Membran um diese ringförmigen Körper herumgelegt und an der Außenfläche der Membran festgelegt sind.

Auf diese Weise stellt gemäß dem allgemeineren Lösungsgedanken hinsichtlich der Schaffung einer Luftfeder gemäß der Erfindung jede der Endkanten der Membran, die mit einem der beiden weiter voneinander weg liegenden starren ringförmigen Körper ver-

bunden ist, einen Dichtungsring dar, der zwischen zwei Flanschen eingeschlossen ist derart, daß die letzteren einen der Membran zugeordneten starren Körper bilden.

In den Fig. 1 und 2 ist eine Ausführungsform einer Membran gemäß der Erfindung und gemäß dem allgemeineren Lösungsgedanken dargestellt.

Gemäß den Fig. 1 und 2 weist eine Luftfeder einen Mantel 1 aus elastomerem Material auf, der an beiden Enden offen ist. In das elastomere Material ist ein widerstandsfähiges Gebilde eingebettet, welches aus einer Mehrzahl von Schnüren, Drähten 2 oder dgl. gebildet ist. Der Mantel 1 ist rund um seine Außenfläche mit einem Ring 3 und mit starren Körpern 4 versehen, welche die offenen Enden des Mantels 1 verschließen.

Insbesondere hat der Mantel 1 im wesentlichen "zylindrische Gestalt und besitzt eine Wellung an seiner Außenwand derart, daß eine Mehrzahl von Wellenbäuchen 5 hervorgerufen ist, die durch Nuten 6 voneinander getrennt sind.

Die Nuten 6, die einem schraubenlinienförmigen Weg folgen, erteilen den Wellenbäuchen 5 einen ebenfalls schraubenlinienförmigen Weg und sie nehmen die Windungen einer hochwiderstandsfähigen Drahtwendel 7 auf, beispielsweise einer echten Drahtschraubenfeder.

Die einzelnen Windungen der Wendel 7 sind in die Nuten 6 gehalten als Folge des Vorhandenseins eines Streifens 8, der sich in seinem mittleren Teil gegen die Windungen der Wendel 7 legt und dessen Enden beispielsweise mittels Klebstoff oder dgl. mit der Außenfläche des Mantels 1 verbunden sind.

Wie zuvor gesagt, ist der Mantel 1 mit einem widerstandsfähigen Gebilde versehen, welches aus einer Mehrzahl von Drähten 2 gebildet ist.

Die Schnüre oder Drähte 2, die aus biegsamem und undehnbarem Material bestehen, beispielsweise aus Glasfasern, Polyamid, Stahl oder dgl., sind im wesentlichen entlang der Erzeugenden der zylindrischen Gestalt des Mantels 1 angeordnet.

^i * Enden des Mantels 1 sind mit den Endwindungen der Wendel 7 verbunden, von denen eine in Fig. 2 mit 7¹ bezeichnet ist. Die Art der Verbindung ist aus Fig. 2 ersichtlich, in welcher auch die Verbindung der starren Körper 4 mit dem Mantel 1 dargestellt ist.

Wie in Fig. 2 dargestellt, ist jedes Ende des Mantels T um die Endwindung 7¹ der Wendel 7 herumgelegt, so daß eine Lippe 9 des Mantels 1 einen Schlitz 10 bildet, in welchem die Endwindung 7* eingeschlossen ist. Vorzugsweise ist das Ende bzw. die Lippe 9 unter Verwendung von Klebstoff mit der Außenfläche des Mantels 1 verbunden.

Xm Bereich der Endwindung 7' befinden sich zwei Flansche 11 und 12 aus starrem Material, beispielsweise aus Metallmaterial.

Insbesondere ist der Flansch 12 ein Flansch in Form eines Kreisringes, dessen äußere ümfangskante 13, die in dem Mantel 1 aufgenommen ist, in Richtung gegen das Innere des Mantels 1 derart gebogen, ist, daß eine Ringnut für Aufnahme eines Teiles der Endwindung 7¹ gebildet ist.

Sowohl der Flansch 11 als auch der Flansch 12 sind mit durchgehenden Löchern 15 · versehen, durch welche Bolzen 16 geführt oder geschraubt werden können, um eine lösbare Verbindung zwischen den Flanschen 11 und 12 zu schaffen, wobei zwischen den Flanschen 11 und 12 die Endwindung 7¹ und der um diese Endwindung 7' gelegte Teil des Mantels 1 eingeklemmt sind.

Wie in den Fig. 1 und 2 dargestellt, hat die starre Drahtwendel 7 konstante Steigung und ihre Windungen legen sich ringartig um den Mantel 1.

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Dies ist jedoch nicht als Beschränkung anzusehen, da die Steigung der Windungen der Drahtwendel 7 gemäß irgendeinem Verlauf variabel sein kann, um auf diese Weise die Eigenschaften der Luftfeder zu ändern. Außerdem brauchen die Windungen der Drahtwendel 7 nicht mit der Außenfläche des Mantels 1 sicher verbunden zu sein.

Gemäß einer nicht dargestellten abgewandelten Ausführungsforra der Erfindung ist anstelle der starren Drahtwendel 7 eine Mehrzahl von starren ringförmigen Körpern vorgesehen, die mit der Oberfläche des Mantels 1 fest verbunden sind oder sich einfach mit dieser in Berührung befinden, wobei diese ringförmigen Körper in den Nuten 6 der Wellengestalt des Mantels 1 angeordnet sind.

Schließlich kann unabhängig von der vorgesehenen Ausführung im Bereich der Flansche 11 eine nicht dargestellte Einrichtung vorgesehen sein, um ein Druckmittel, beispielsweise Druckluft, in den Mantel 1 zu führen und darin zu halten.

Aus der vorstehenden Beschreibung einiger Ausführungsformen einer Luftfeder gemäß der Erfindung ist zu verstehen, wie die eingangs genannten Zwecke erreicht werden.

Durch Vorsehen eines Verstärkungsgebildes für den Mantel 1, welches aus biegsamen und undehnbaren Schnüren oder Drähten 2 gebildet ist, die entlang der Erzeugenden der zylindrischen Gestalt des Mantels 1 angeordnet sind, werden für jeden Belastungszustand der Feder kleine Biegeradien für die Drähte oder Schnüre 2 erhalten.

Da der Widerstand des Mantels 1 gegenüber Beanspruchungen von dem Widerstand der das widerstandsfähige Gebilde bildenden Drähte oder Schnüre 2 abhängt, und da bei Verringerung des Biegeradius der Drähte 2 angenommen werden kann, daß der Widerstand der Drähte 2 gegenüber Beanspruchungen und damit der Widerstand des Mantels 1 sich proportional erhöht, kann der

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Mantel viel höhere Drücke ertragen, als sie von dem Mantel bei bekannten Luftfedern ertragen werden können, bei denen ein widerstandsfähiges Gebilde vorgesehen ist, welches aus Lagen gebildet ist mit sich kreuzenden Drähten oder Schnüren, wobei bei diesen Lagen große Biegeradien auftreten. Eine erfindungs-9v -iäße Luftfeder kann somit Arbeitsdrücke von etwa 15 bis ί β bar (15 bis 16 kg/cm²) ertragen.

aus vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß eine Luftfeder gemäß der Erfindung Belastungen ertragen kann, die viel höher als diejenigen sind, die von bekannten Luftfedern ertragen werden können.

Weiterhin ist die starre Drahtwendel 7, die rund um die Außenfläche des Mantels 1 der Luftfeder angeordnet ist und die für sich eine mechanische Feder darstellt, in der.Lage, für sich allein einen Teil der auf die Luftfeder gemäß der Erfindung wirkenden äußeren Belastung aufnehmen, so daß auch aus diesem Grunde eine Luftfeder gemäß der Erfindung höhere Belastungen als Luftfedern ertragen kann, die lediglich einen Mantel besitzen.

Soweit es das Erreichen längerer Nutzlebensdauer einer Luftfeder gemäß der Erfindung gegenüber bekannten Luftfedern betrifft, ergibt sich dies aus der Tatsache, daß das Widerstands» fähige Gebilde des Mantels 1 aus einer Mehrzahl von Schnüren oder Drähten 2 gebildet ist, die im wesentlichen parallel zueinander verlaufen und sich demgemäß gegenseitig nicht berühren, so daß Gleitbewegungen bzw. Reibbewegungen unter den Schnüren und Drähten nicht auftreten können. Dies führt zu großem Widerstand der Schnüre oder Drähte 2 gegenüber Ermüdungsbeanspruchungen des Mantels 1 und daher zu längerer Lebensdauer des Mantels 1, die wiederum zu längerer Lebensdauer der Luftfeder selbst führt.

Schließlich erfordert die Verbindung zwischen dem Mantel 1 und den starren Körpern 4, welche zusammen die Luftfeder bilden, keine Bearbeitung großer Genauigkeit.

Tatsächlich wird durch das Umlegen der Enden 9 des Mantels 1 um die Endwindungen 7' der Drahtwendel 7 ein Dichtungsring hervorgerufen, der in eingeklemmter Lage zwischen den beiden Flanschen 11 und 12 wirkt, wobei dieses Gebilde insgesamt einen starren Körper darstellt und für diese Ausbildung und für die Flansche 11, 12 keine große Bearbeitungsgenauigkeit erforderlich ist, um die Dichtheit zu gewährleisten.

Als Folge der beschriebenen Art der Verbindung zwischen dem Mantel 1 und den Flanschen 11 und 12 ist es gegebenenfalls nicht erforderlich, die Endlippe 9 des Mantels 1 an der Aussenf lache des Mantels 1 festzulegen, wie es bei dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist, weil beim Einklemmen des Materials des Mantels 1, das um die Endwindung 7¹ gelegt ist, zwischen den beiden Flanschen 11 und 12 die Endlippe 9 als Folge der Reibung zwischen der Fläche der Flansche 11, 12 und der Fläche der Endwindung 7' der Drahtwendel 7 festgelegt ist, was eine große konstruktive Vereinfachung der Luftfeder darstellt. Weiterhin hat die beschriebene Art der Verbindung zwischen dem Mantel 1 und den Flanschen 11 und 12 große Festigkeit und gewährleistet über lange Zeit optimale Dichtheit für das Druckmittel in dem Mantel 1 unter allen Betriebsbedingungen der Luftfeder.

Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.

Es ist noch festzustellen, daß der Flansch 11 durch eine kreisförmige Platte gebildet ist, deren Rand 14 gemäß Fig. 2 nach unten gebogen ist, so daß eine ringförmige Nut gebildet ist für Aufnahme eines Teiles der Windung 7¹.

Claims

Patentansprüche

daß sie eine im wesentlichen zylindrische Membran (1) aus elastomerem Material aufweist, in welches ein widerstandsfähiges Gebilde eingebettet ist, das aus einer Mehrzahl von biegsamen und undehnbaren Schnüren, Drähten oder dgl. (2) gebildet ist, die entlang der Erzeugenden der zylindrischen Gestalt angeordnet sind, eine Mehrzahl von starren ringförmigen Körpern vorgesehen ist ,die sich im Abstand voneinander befinden und gleichachsig zur Membran und um diese herum

POSTSCHECKKONTO: MÖNCHEN 80175- 809 · BANKKONTO: DEUTSCHE BANK A.Q. M0NCH6N, LEOPOU)STR. 71, KONTO*«. «WS 794

derart angeordnet sind, daß sie sich in Berührung mit der Außenfläche der Membran befinden, und daß die Endkanten der Membran mit den starren Ringkörpern verbunden sind/ die sich im größten Abstand voneinander befinden.
2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die starren Ringkörper die Windungen einer starren Drahtwendel (7) sind.
3. Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die starren ringförmigen Körper und die Windungen der starren Drahtwendel mit der Außenfläche der Membran (1) verbunden sind.
4. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die im wesentlichen zylindrische Membran (1) eine gewellte Wand hat mit einer Wellensteigung, die gleich der Steigung der Windungen der Drahtwendel und der starren ringförmigen Körper ist.
5. Luftfeder nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Windungen der Wendel (7) und die starren ringförmigen Körper variable Steigung haben.
6. Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Verbindung der Bndkanten der Membran (1) mit den Endwindungen (7¹) der Drahtwendel (7) ein Umlegen der Endkanten der Membran um jede Endwindung und das Verbinden des umgelegten Teiles der Membran mit der Außenfläche der Membran umfaßt.