DE10000731A1 - Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen luftgesteuerten Dämpfer, der bewegliche Komponenten in ihrer Bewegung abbremst. Die Abdichtung zwischen den beweglichen Teilen erfolgt durch ein Trennelement, das in dem Zylinderinnenraum an dem Zylinder und dem Kolben befestigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen, mit einem hohlen, an einem Ende offenen Zylinder und mit einem innerhalb des Zylinders in Längsrichtung gleitend geführten Kolben.

Es ist bekannt, beispielsweise Deckel von Handschuhfächern mit Hilfe geeigneter Dämpfungselemente zu dämpfen. Der entriegelte Deckel verschwenkt durch sein Eigengewicht automatisch in die Öffnungsstellung, wobei die Öffnungsbewegung durch einen Dämpfer abgebremst wird. In diesem Zusammenhang sind Rotations­ dämpfer bekannt geworden, bei denen ein Rotor in einem Gehäuse drehbar angeordnet ist, wobei der Rotor in einem Hohlraum des Gehäuses in ein viskoses Medium, wie z. B. Silikonöl oder Silikonfett, eingebracht ist und sich in diesem dreht. Das Rota­ tionsdämpfungselement weist ein Ritzel auf, das mit einer Zahnstange zusammen­ wirkt. Eine Verschiebung des Zahnstange führt daher zu einer Drehung des Rotations­ dämpfers bzw. des Rotors, der entsprechend gedämpft wird.

Aus dem Gebrauchsmuster DE 295 18 171 ist ein Dämpfungselement mit einem in Längsrichtung gleitend geführten Kolben bekannt geworden. Der Kolben teilt den Zylinder in zwei Bereiche, die untereinander durch eine in Längsrichtung des Zylin­ ders verlaufende Nut im Kolben verbunden sind. Der Durchströmquerschnitt von ei­ nem zum anderen Zylinderraum kann unterschiedlich gewählt sein, so daß auf diese Weise eine Drosselung der strömenden Luft und somit eine Dämpfung der Kolbenbe­ wegung erzielt wird. Nachteilig an den bekannt gewordenen Luftdämpfern ist das durch Toleranzen verursachte unterschiedliche Dämpfungsverhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftdämpfer zu schaffen, der aus wenigen Teilen besteht und eine reproduzierbare Dämpfungscharakteristik aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch einen Luftdämpfer mit den Merkmalen aus Anspruch 1 gelöst.

Das mit dem Kolben und mit der Zylinderinnenwandung verbundene Trennelement teilt den Zylinderinnenraum in einen ersten und einen in Längsrichtung anschließenden zweiten Bereich. Diese Bereiche bilden zwei Zylinderräume, deren Volumen von der Stellung des Kolbens in dem Zylinder abhängt. Die Länge des Verbindungs­ elements zwischen den Verbindungsstellen ist veränderbar. Von den Bereichen ist der erste mit der Umgebungsluft verbunden, so daß er bei einer Änderung seines Volu­ mens die Luft mit der Umgebungsluft austauscht. Der zweite durch das Trennelement gebildete Bereich grenzt an den Grund des Zylinders an. Der zweite Bereich besitzt mindestens einen Durchlaß für die strömende Luft, wobei der Durchlaß in dem Zylin­ der und/oder in dem Kolben vorgesehen sein kann. Zur Dämpfung wird der Kolben in Längsrichtung des Zylinders in dem Zylinderinnenraum geführt, wobei die Luft aus dem zweiten Bereich durch den Durchlaß gedrosselt austritt, was zu einer Dämpfung der Kolbenbewegung führt. Ebenso dämpft, durch den Durchlaß verzögert, einströ­ mende Luft die Bewegung des Kolbens, wenn das Volumen des zweiten Bereichs vergrößert wird.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der Durchlaß in dem zweiten Bereich am Grund des Zylinders vorgesehen. Bei dieser Anordnung des Durchlasses tritt die Luft in Längsrichtung aus dem Zylinder aus bzw. in diesen ein. Mithin ist es möglich, daß die Luft während des gesamten Hubvorgang des Kolbens ein- und aus­ tritt.

Es ist vorteilhaft, den Durchlaß mit mindestens einem Einlaßventil für einen vorbe­ stimmten Einlaßstrom von Luft zu versehen. Das Ventil ermöglicht es, einen Luftstrom in den zweiten Bereich eintreten zu lassen, so daß bei einer Volumenvergröße­ rung des zweiten Bereichs die Geschwindigkeit der Bewegung mit Hilfe der Durch­ strömöffnung des Einlaßventils steuerbar ist.

Vorteilhafterweise ist das Einlaßventil als ein in Auslaßrichtung sperrendes Ventil vorgesehen, bei dem ein Ventilkörper durch eine Federeinrichtung in Einlaßrichtung vorgespannt ist. Der vorgespannte Ventilkörper bewirkt, daß ein Luftstrom erst nach einer bestimmten Volumenvergrößerung einsetzt.

Der erfindungsgemäße Luftdämpfer besitzt vorteilhafterweise mindestens eine Boh­ rung für einen vorbestimmten Ein- und Auslaßstrom. Eine solche kalibrierte Bohrung bestimmt die Dämpfungscharakteristik für beiden Richtungen der Kolbenverschie­ bung. Ist zusätzlich noch das Einlaßventil in dem zweiten Bereich vorgesehen, so tritt dessen Wirkung bei einem Ausziehen des Kolbens additiv zu der Wirkung der kali­ brierten Bohrung hinzu.

Zweckmäßigerweise besteht das Trennelement aus einem Elastomer. Ein derart gebil­ detes Trennelement kann sich bei einer Verschiebung des Kolbens an die Kolbenstel­ lung anpassen. Auch ist ein solches Trennelement leicht herstellbar und verfügt über eine ausreichende Dichtigkeit, um den ersten und den zweiten Bereich voneinander zu trennen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Trennelement als ein in Längsrichtung ausziehbarer Faltenbalg ausgebildet. Der Faltenbalg ist in der vollstän­ dig eingeschobenen Kolbenstellung ausgezogen und in der entsprechenden zurückge­ schobenen Kolbenstellung zusammengeschoben. Der Faltenbalg kann in seiner Länge derart bemessen sein, daß er in seiner ausgezogenen Position - also bei Hubende des Kolbens - eine rücktreibende Federkraft ausübt.

In einer anderen ebenfalls vorteilhaften Ausbildung des erfindungsgemäßen Luft­ dämpfers ist das Trennelement als eine Rollmembran ausgebildet. Auch die Roll­ membran paßt sich an die Stellung des Kolbens innerhalb des Zylinders an, so daß auf flexible Art und Weise eine Trennung der Bereiche innerhalb des Zylinderinnenraums erfolgt.

Das Trennelement ist bevorzugt mit dem Zylinderinnenraum an dessen offenem Ende verbunden. Die Verbindung des Trennelements mit dem Zylinder an dessen offenem Ende bewirkt, daß die Volumenänderung bei einem Verschieben des Kolbens mög­ lichst groß ist, um eine ausreichende Dämpfungswirkung zu erzielen.

Zur Befestigung des Trennelements ist eine Ende des Trennelements zwischen dem Rand des Zylinders und einem Deckel für den Zylinder eingespannt. Das Trenn­ element wird hierbei an der Stirnseite des Zylinders gehalten.

Zur Befestigung des Trennelements weist der stirnseitige Rand des Zylinders eine umlaufende Nut auf, in die eine umlaufende Rippe des Trennelements eingreift. Bei dieser Art der Sicherung ist das Trennelement mit seiner Rippe in der Nut an der Stirnseite des Zylinders angeordnet und mit dem Deckel unter Einspannen des Trennelements auf dem Zylinder eingespannt.

Der Außendurchmesser des Kolbens ist kleiner als der Innendurchmesser des Zylin­ ders, so daß keine paßgenaue Herstellung des Kolbens oder keine Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwandung erforderlich ist.

Vorteilhafterweise sind Kolben und Kolbenstange mit einer Bohrung versehen, in die eine zentral in dem Zylinderhohlraum stehende Stange eingeführt ist. Der Kolben kann hierbei auf der Stange geführt werden. Die Stange verleiht dem Dämpfer eine große Stabilität gegen seitlich an der Kolbenstange angreifende Querkräfte.

In einer besonders bevorzugten Weiterbildung weist der Kolben zwei Abschnitte auf, die zwischen sich das zugeordnete Ende des Trennelements einspannen. Neben der Kolbenstange können auch die Abschnitte als Führung für den Kolben dienen. Zweckmäßigerweise wird der Kolben durch den von dem Trennelement abgewandten Abschnitt geführt.

Zur Verbindung des Trennelements mit dem Kolben weist einer der Abschnitte eine umlaufende, in axialer Richtung offene Nut auf, in die eine umlaufende Rippe des Trennelements eingreift. Die Abschnitte der Kolben können abhängig von dem ge­ wählten Material miteinander durch verschweißen und/oder verkleben miteinander verbunden werden. Bevorzugt bestehen Zylinder und Kolben aus Kunststoffmaterial.

Zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Luftdämpfers werden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Luftdämpfer mit einem Faltenbalg bei ausgezogener Kolbenstellung im Längsschnitt.

Fig. 2 einen erfindungsgemäßen Luftdämpfer mit Faltenbalg in eingezogener Kolben­ stellung im Längsschnitt.

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen Luftdämpfer mit Rollmembran in ausgezogener Kol­ benstellung im Längsschnitt.

Fig. 4 den Luftdämpfer aus Fig. 3 bei eingezogener Kolbenstellung.

In Fig. 1 ist ein Zylinder 10 zu erkennen, der an einem Ende bei 12 offen ist. Am offenen Ende 12 ist eine Verschlußkappe 14 vorgesehen, die den gleichen Außendurchmesser wie der Zylinder 10 aufweist. Die Verschlußkappe 14 besitzt im zentra­ len Bereich eine Öffnung 16, durch die eine Kolbenstange 18 sich erstreckt. Die Ver­ schlußkappe 14 kann mit dem Zylinderrand verklebt oder verschweißt sein, wobei auch eine Befestigung unter Verwendung von Schrauben oder Klemmen möglich ist.

In dem Zylinder 10 gleitet ein Kolben 19, der auf einer Führungsstange 20 geführt ist. Der Kolben 19 besitzt eine zentrale Bohrung 22, die sich in die Kolbenstange 18 fort­ setzt. Der Kolben 19 und die Kolbenstange 18 sind auf der Stange 20 angeordnet, so daß diese in die Bohrung 22 eingeführt ist. Die Stange 20 erstreckt sich von dem Zy­ lindergrund 24 bis zu dem offenen Ende 12 des Zylinders 10.

Eine Kolbenführung 26 ist mit dem Kolben 19 an dem zum Grund des Zylinders wei­ senden Ende verbunden. Die Kolbenführung 26 besitzt eine umlaufende, zur Zylin­ deröffnung 12 weisende Nut 28, in der eine Rippe 30 des Faltenbalgs 32 sitzt. Die Kolbenführung 26 weist einen Außendurchmesser auf, der dem Außendurchmesser des sich anschließenden Abschnitts entspricht. Der Kolben ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel insgesamt dreiteilig dargestellt, wobei die Führung auch durch die zylindrische Kolbenhülse 27 erfolgen kann. Die Kolbenhülse 27 besitzt einen Außendurchmesser, der in eine durch Kolbenführung 26 und Kolbenstange 18 gebildete Ausnehmung paßt, wodurch die Kolbenhülse 27 vollständig von den anderen Kolbenabschnitten umgeben ist. In axialer Richtung wird die Kolbenhülse 27 ebenfalls durch die Ausnehmung in der Kolbenführung und in Kolben gehalten.

Fig. 1 zeigt den Kolben 19 in seiner ausgezogenen Stellung, bei welcher der Falten­ balg 32 zusammengeschoben ist, während Fig. 2 den Kolben 19 in der zusammenge­ schobenen Position zeigt, in welcher der Faltenbalg 32 auseinandergezogen ist. Der Faltenbalg 32 kann hierbei so bemessen sein, daß er bei Hubende (Position in Fig. 2) eine rückstellende Federkraft erzeugt. In der eingeschobenen Stellung des Kolbens 18 liegt die Kolbenführung 26 an dem Grund 24 des Zylinders an.

Zur Anlage mit Grund 24 weist die Kolbenführung 27 einen axialen Bund 29 auf. Der Faltenbalg 32 ist an dem offenen Ende 12 des Zylinders 10 in dem Rand in einer Nut 34 gelagert. Die Lagerung des Trennelements 32 in der Nut 34 erfolgt ebenfalls durch einen entlang dem Faltenbalg umlaufenden Bund 36, der durch die Frontkappe 14 in der Nut 34 gehalten wird.

Am Grund 24 ist ein Einlaßventil 38 vorgesehen. Das Einlaßventil 38 besitzt eine Kugel 42, die durch eine Feder 44 gegen einen konusförmigen Ventilsitz gedrückt wird. Wird der Kolben aus der in Fig. 2 gezeigten Position in die in Fig. 1 gezeigte Position gezogen, so wird durch das Einlaßventil 38 Luft in den Zylinder gesaugt.

Zusätzlich zu dem Einlaßventil 38 ist in dem Grund 24 eine Öffnung 46 vorgesehen. Durch die Öffnung 46 strömt beim Ausziehen des Kolbens 18 Luft in den Zylinder, die beim Einschieben des Kolbens 18 in den Zylinder ausströmt. Ventil 38 und Öffnung 46 bestimmen gemeinsam die Dämpfungscharakteristik beim Ausziehen des Dämpfers, während Öffnung 46 allein die Dämpfungscharakteristik beim Herein­ schieben des Kolbens bestimmt. Zur Dämpfung beim Hereinschieben des Kolbens weist die Öffnung 46 einen kleineren Durchmesser als der Einlaß des Ventils 38 auf.

Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform des Luftdämpfers 10 mit einer Rollmem­ bran 48. In den Figuren sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen gekennzeich­ net. Die Rollmembran 48 trennt den Innenraum des Zylinders 10 in einen Bereich 50 und einen Bereich 52. Der Bereich 50 ist über die Öffnung 16 in der Frontkappe 14 mit der Atmosphäre verbunden. Der Bereich 52 ist über das Ventil 38 und die Öff­ nung 46 mit der Atmosphäre verbunden.

Bei dem Einsatz eines erfindungsgemäßen Luftdämpfers wird beispielsweise das aus dem Zylinder 10 ragende Ende der Kolbenstange 18 gelenkig mit einem Deckel eines Handschuhfachs (nicht dargestellt) verbunden, während der Zylinder 10 selbst an der Wand des Handschuhfachs angebracht ist.

Claims (18)

1. Luftdämpfer für beweglich gelagerte Teile, insbesondere in Automobilen, mit ei­ nem hohlen, an einem Ende offenen Zylinder (10) und einem innerhalb des Zy­ linders in Längsrichtung gleitend geführten Kolben (18), dadurch gekennzeichnet, daß

• - ein mit dem Kolben und mit dem Zylinder verbundenes, flexibles Trennelement (32; 48) den Zylinderinnenraum in einen ersten und einen zweiten in Längsrichtung anschließenden Bereich teilt und das in seiner Länge zwischen den Verbindungsstellen veränderbar,
• - von denen der erste mit der Umgebungsluft verbunden und
• - der an den Grund des Zylinders grenzende zweite Bereich mit mindestens einem Durchlaß (38) für strömende Luft versehen ist.

2. Luftdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß am Grund des Zylinders vorgesehen ist.

3. Luftdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchlaß minde­ stens ein Einlaßventil (38) für einen vorbestimmten Einlaßstrom von Luft auf­ weist.

4. Luftdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil als ein in Auslaßrichtung sperrendes Ventil vorgesehen ist, dessen Ventilkörper (42) entgegen der Einlaßrichtung vorgespannt ist.

5. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Bohrung (46) für einen vorbestimmten Ein- und Auslaßstrom von Luft in den zweiten Bereich vorgesehen ist, deren Querschnitt kleiner als der des Durchlasses ist.

6. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement aus einem Elastomer besteht.

7. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement als ein in Längsrichtung ausziehbarer Faltenbalg (32) ausgebildet ist.

8. Luftdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Trennelements derart bemessen ist, daß bei Hubende eine Federkraft aufgebracht wird.

9. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Trennelement als eine Rollmembran (48) ausgebildet ist.

10. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Trennelements zwischen dem Rand des Zylinders und einem Deckel für den Zylinder eingespannt ist.

11. Luftdämpfer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der stirnseitige Rand Zylinder des Zylinders eine umlaufende Nut (34) besitzt, in die eine umlau­ fende Rippe (36) des Trennelements eingreift.

12. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des Kolbens kleiner als der Innendurchmesser des Zylin­ ders ist.

13. Luftdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben und Kol­ benstange eine axiale Bohrung aufweisen, in dies eine zentral in dem Zylinder­ hohlraum stehende Stange eingeführt ist.

14. Luftdämpfer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben aus zwei Abschnitten besteht, die zwischen sich das zugeordnete Ende des Trenn­ elements einspannen.

15. Luftdämpfer nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Führungs­ element abgewandte Abschnitt auf der Stange geführt ist.

16. Luftdämpfer nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Abschnitte eine umlaufende, in axialer Richtung offene Nut besitzt, in die eine umlaufende Rippe des Trennelements eingreift.

17. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Trennelement abgewandte Abschnitt einen axialen Bund als An­ schlagfläche aufweist.

18. Luftdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß Kolben und Zylinder aus Kunststoffmaterial bestehen.