DE69910693T2

DE69910693T2 - Schnappuffer für Luftfeder

Info

Publication number: DE69910693T2
Application number: DE69910693T
Authority: DE
Inventors: Mark D. Hilburger; Daniel J. Leonard; Mohamad Taghizadch
Original assignee: BFS Diversified Products LLC
Current assignee: Firestone Diversified Products LLC
Priority date: 1998-06-30
Filing date: 1999-05-20
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2019-05-21
Also published as: CA2276379A1; CA2276379C; JP2009024878A; EP0969223B1; JP4986960B2; EP0969223A1; BR9903227A; DE69910693D1; US6113081A; JP2000035076A

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 der 1, wobei Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind;
3 eine weitere vergrößerte Schnittansicht des zweistückigen Einschnappstoßdämpfers der 2 im Schnitt gezeigt;
4 eine Draufsicht auf den elastomeren Komponenten umfassenden zweistückigen Einschnappstoßdämpfer der 3;
5 einen Schnitt entlang der Linie 5-5 der 4;
6 eine Draufsicht auf die Metallkomponente des zweistückigen Einschnappstoßdämpfers der 3;
7 einen Schnitt entlang der Linie 7-7 der 6; und
8 eine vergrößerte fragmentäre Schnittansicht ähnlich zur 3, 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 Luftfeder 1 umfaßt eine obere Endkappe und ein gegenüberliegendes axial beabstandetes Kolbenglied, das generell bei 2 bzw. 3 angedeutet ist (2). Der Kolben 3 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 Kolben 3 umfaßt eine Basis 4 und eine ringförmige Wand 5, die sich von der Basis nach unten erstreckt und in einer Umfangskante 6 endet. Eine mittige Stützstruktur 7 ist damit verbunden und erstreckt sich von der Basis 4 nach unten.
Ein Ende eines flexiblen Balges ist generell bei 10 angedeutet und endet in einem unteren Wulst 11, der an der Basis 4 des Kolbens 3 durch eine Klemmplatte 12 in einer luftdichten Abdichtungsbeziehung zum Kolben 3 festgeklemmt ist. Das andere Ende des Balges 10 besitzt einen Endwulst (nicht gezeigt), der in einer gebördelten Randkante der Befestigungsendkappe 2 in einer luftdichten Dichtungsbeziehung dazu befestigt ist, und eine strömungsmitteldichte Kammer 15 innerhalb des elastomeren Balges 10 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 Befestigungsbolzen 18, der sich von der Endplatte 2 nach außen erstreckt. Ein oder mehrere zusätzliche Befestigungsbolzen 19 sind an der Endkappe 2 befestigt und erstrecken sich davon nach oben, um die Luftfeder 1 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 Platte 12 angeschweißt oder angelötet und erstreckt sich nach oben in die Druckkammer 15 hinein. Der Pfosten 14 besitzt vorteilhafterweise einen kugelförmigen Kopf und ist mit einem Hinterschnitt 16 versehen. Ein Befestiger 17 befestigt den Kolben 3 an der Platte 12.
Die besondere Luftfederkonstuktion, wie sie oben beschrieben und in den Zeichnungen gezeigt wird, insbesondere in den 1, 2 und 3, 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 Basis 4 des Kolbens 3 befestigt und erstreckt sich davon in die Kammer 15 hinein. Der Stoßdämpfer 20 ist ausgelegt, um mit der Endkappe 2 in Eingriff zu treten, im Fall eines Versagens des unter Druck stehenden Strömungsmittels innerhalb der Luftkammer 15, oder unterstützt das Absorbieren übermäßiger Stoßkräfte, die auf irgendeines der Endglieder einwirken. Der Stoßdämpfer 20 umfaßt ein starres Basisglied, das generell bei 22 angedeutet ist, und ein elastomeres Glied, das generell bei 23 angedeutet wird. Die starre Basis 22 ist besonders in den 6 und 7 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 Basis 22 besitzt konzentrische äußere und innere zylindrisch Wände 24 und 25. Die Wand 25 kann in einer konischen Bodenwand 26 zusammen mit der Wand 25 enden und formt eine axial sich erstreckende Öffnung oder Bohrung 28. Die Basis 22 endet in – einem ebenen ringförmigen Bodenende 30 und ein oberes Ende ist generell bei 31 angedeutet. Das obere Ende 31 umfaßt eine Ringnut oder Ausnehmung 33, die sich konzentrisch um die axiale Öffnung 28 herum erstreckt.
Das elastomere Glied 23, das insbesondere in den 4 und 5 gezeigt wird, umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen Körper 35, der durch eine äußere zylindrische Wand 36 gebildet wird. Ein Hohlraum, der generell bei 37 angedeutet ist, erstreckt sich von einer ebenen Bodenfläche 38 im unteren Ende des Körpers 35 nach innen. Der Hohlraum 37 ist zumindest mit einem sich nach innen erstreckenden ringförmigen Vorsprung oder Rippe 40 versehen, die in Form und Größe komplementär zum Pfosten 14 ist und dem Glied 23 ermöglicht, daß es auf dem Pfosten 14, wie es in 3 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 Teil 42, der mit einem ringförmigen Hinterschnitt 43, angrenzend an den Körper 35, ausgebildet ist. Der Hinterschnitt 43 bildet ein ringförmiges rippenartiges Glied 45 auf, das in einer ringförmigen Ausnehmung 33 der starren Basis 22 sitzt, wie es in 3 gezeigt ist, wobei eine ringförmige Rippe 34 der Basis 22 sich in die komplementär geformte ringförmige Ausnehmung 43 des elastomeren Gliedes 23 erstreckt. Die oberste Fläche des Gliedes 23 kann eine ebene Sektion 46 und einen nach unten zugespitzt verlaufenden ringförmigen äußeren Endabschnitt 47 besitzen, der mit der oberen Endplatte 2 im Falle eines Luftfederversagens in Eingriff steht, oder wenn eine übermäßig große Durchbiegung auf die Luftfeder 1 ausgeübt wird.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 dürfte es leicht einleuchten, daß das elastomere Glied 23 und insbesondere dessen zylindrischer Körper 35 teleskopisch verschiebbar innerhalb der axialen Öffnung 28 der starren Basis 22 verschiebbar und auf den Pfosten 14 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 Gliedes 23 und der starren Basis 22 schafft jedoch einen Stoßdämpfer, der eine äußerst hohe Belastungskapazität bei niedriger Ver- oder Durchbiegung besitzt, sollte nämlich die obere Endkappe 2 in Kontakt mit dem Stoßdämpfer 20 gelangen, so wird lediglich der obere Teil des elastomeren Gliedes gegen die starre Basis 22 gedrückt, wodurch viel vom Stoß durch die starre Basis 22 absorbiert wird. Falls es gewünscht wird, könnte das elastomere Glied 23 mit der starren Basis 22 entweder innerhalb der axialen Öffnung 28 oder am oberen Ende davon verbunden werden, oder es könnte nicht verbunden sein, wobei die Basis 22 fest gegen die Kolbenplatte 12 durch den nach unten gerichteten Druck festgeklemmt wird, der darauf durch das elastomere Glied 23 ausgeübt wird, während es auf den Pfosten 14 aufgeschnappt wird.
Eine modifizierte Ausführungsform des zweistückigen Stoßdämpfers der vorliegenden Erfindung wird in 8 gezeigt, und ist generell bei 50 angedeutet. Der Stoßdämpfer 50 gleicht dem Stoßdämpfer 20 darin, daß er ein starres Basisglied 51 und ein elastomeres Glied 52 umfaßt. Die Basis 51 ist im wesentlichen ringförmig mit einer inneren zylindrischen Fläche 54 und einer äußeren zylindrischen Fläche 55 und kann ebenfalls einen konischen unteren Endabschnitt 56 besitzen, der gemeinsam mit der Fläche 54 eine axiale Öffnung 58 ausgebildet und aus einem starren Kunststoffmaterial besteht.
Das elastomere Glied 52 besitzt einen zylindrischen Körper 60 mit einer zylindrischen Außenwand 61 und einem Hohlraum 63, der in dessen Bodenende ausgebildet ist, der komplementär in Form und Größe zur Ausgestaltung des Pfostens 14 ist, um einen Einrastungseingriff damit auszubilden. Ein oberes Ende 65 des elastomeren Gliedes 62 ist mit einer generell glatten bzw. ebenen Außenfläche 66 und einem sich nach außen erstreckenden ringförmigen Flanschende 67 ausgebildet, das eine ebene ringförmige Bodenfläche 68 besitzt, die gegen eine komplementär geformte glatte ringförmige Außenfläche 70 der Basis 51 gedrückt wird.
Wiederum kann der Einschapp- bzw. Einrasteingriff des elastomeren Teils 52 mit dem Pfosten 14 die starre Basis 51 gegen die Platte 12 festklemmen oder die Basis 51 konnte mit dem elastomeren Glied 52 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 Glieder 23 und 52 in einer anderen Weise auf den starren Basen 22 und 51 befestigt werden könnten, als die besonderen Anordnungsweisen, die in den 3 und 8 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

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.