Ударный амортизатор
Изобретение касается ударного амортизатора с телом амортизатора, которое имеет цилиндр. В приемной камере установлен с возможностью перемещения поршень. В процессе перемещения поршня образующееся в приемной камере давление воздуха осуществляет воздействующее на поршень тормозное усилие. Приемная камера для снижения давления воздуха имеет, по меньшей мере, одно отверстие. Поршень имеет распорный участок, который в зависимости от соотношений давления в приемной камере находится в активном соединении с цилиндром. Конструкция ударного амортизатора может существенно упроститься посредством того, что поршень и распорный участок соединены за одно целое друг с другом. Поршень и распорный участок выполнены из мягкоупругого материала. Поршневой шток усилен посредством оболочки. Техническим результатом является снижение трудоемкости при монтаже амортизатора. 2 н. и 9 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение касается ударного амортизатора с телом амортизатора, которое имеет цилиндр, причем в приемной камере цилиндра установлен с возможностью перемещения поршень, и при этом в процессе перемещения поршня создаваемое в приемной камере давление воздуха осуществляет воздействующее на поршень тормозное усилие, при этом приемная камера для уменьшения давления воздуха имеет, по меньшей мере, одно отверстие, и при этом поршень имеет распорный участок, который в зависимости от соотношений давлений в приемной камере находится в действующей связи с цилиндром.
Такого рода ударный амортизатор известен из DE 10313659 В3. Ударный амортизатор имеет цилиндр, в котором с возможностью линейного перемещения установлен поршень. При этом поршень герметично направляется на внутренней стенке цилиндра так, что в цилиндре образуются две камеры давления.
В камере высокого давления воздух при вводе поршня сжимается. Одновременно в камере низкого давления возникает давление воздуха, которое меньше, чем давление в камере высокого давления. Для осуществления непрерывного выравнивания давления между этими двумя камерами давления предусмотрены перепускные каналы с малым поперечным сечением.
Через эти каналы воздух из камеры высокого давления перетекает в камеру низкого давления. Для усиления тормозного усилия поршень имеет распорный участок. Этот распорный участок распирается или соответственно раздувается вследствие существующей между камерой высокого давления и камерой низкого давления разности давления. При этом он прилегает к внутренней стенке цилиндра и таким образом увеличивает трение поршня. Распорный участок изготавливается в виде втулки из мягкоупругого материала. Для фиксации распорного участка поршень выполнен состоящим из двух частей, и распорный участок зажат между частями поршня.
Известный ударный амортизатор имеет множество частей и является трудоемким при монтаже.
Задачей изобретения является создание ударного амортизатора, упомянутого в начале типа, который имеет простую конструкцию.
Эта задача решается посредством того, что поршень и распорный участок соединены за одно целое друг с другом. Цельное выполнение распорного участка и поршня значительно сокращает затраты на комплектующие и монтажные затраты. В частности, уменьшаются затраты на уплотнения, которые в соответствии с известным уровнем техники необходимы для уплотнения распорного участка относительно поршня.
Изобретатель пришел к тому выводу, что состоящие обычно из различных материалов и использованные для совершенно различных целей детали, распорный участок и поршень могут объединяться в единый модуль.
Кроме того, конструктивные затраты могут еще дополнительно сокращаться, если предусмотрено, что поршневой шток выполнен за одно целое с поршнем.
Возможное выполнение изобретения может быть таким, что поршневой шток сопряжен с опорным телом, или он имеет такое опорное тело, причем опорное тело имеет ударную сторону, которая расположена за пределами тела амортизатора, и при этом опорное тело опирается через уступ на поршень. С помощью опорного тела, в зависимости от конструктивных параметров, поршневой шток может усиливаться, или соответственно может увеличиваться его жесткость. Одновременно посредством опорного тела также может восприниматься ударное усилие, например ударяющейся (захлопывающейся) двери или створки, или может, по меньшей мере, частично передаваться непосредственно в поршень.
Это также является особым преимуществом тогда, когда предусмотрено, что поршень и распорный участок выполнены из мягкоупругого материала. В таком случае поршень нагружается пружинно-упруго ударным усилием, и тем самым за счет гистерезиса часть ударного усилия уничтожается.
Мягкоупругая конструкция поршня и распорного участка позволяют также осуществление сопряжения материала с цилиндром, что за счет высоких коэффициентов трения обеспечивает сильную амортизацию. Если поршневой шток также состоит из мягкоупругого материала, то по соображениям прочности предусмотрено, что поршневой шток усилен посредством оболочки.
Таким образом, возможной альтернативой изобретения является то, что поршневой шток на своей обращенной от поршня стороне образует ударный элемент из мягкоупругого материала. Посредством ударного элемента может восприниматься (поглощаться) ударное усилие и уже частично амортизироваться.
Если предусмотрено, что распорный участок имеет цилиндрическую часть, которая удерживается на расстоянии от внутренней стенки цилиндра, и при этом окруженная цилиндрической частью область сопряжена с камерой давления цилиндра, то распорный участок при нагружении давлением может по окружности прилегать к внутренней стенке цилиндра и там вызывать равномерное и большое тормозное усилие.
Функциональность распорного участка может еще дополнительно увеличиться тогда, когда предусмотрено, что цилиндрическая часть распорного участка формирует приемное гнездо для пружины, в котором, по меньшей мере, частично установлена пружина, и при этом пружина подпирает поршень относительно цилиндра в направлении, противоположном движению вдвигания поршня в цилиндр.
Другое конструктивное упрощение обеспечивается вследствие того, что распорный участок несет отформованный уплотнительный элемент, который уплотняет относительно друг друга камеру давления и камеру низкого давления цилиндра.
Эффективность торможения ударного амортизатора может еще увеличиваться вследствие того, что как камера низкого давления, так и камера давления посредством, по меньшей мере, одного отверстия находится в воздухопроводящем соединении с окружающей средой.
Это, в частности, возможно вследствие того, что отверстия или сопряженные с отверстиями дросселирующие органы выполнены так, что обеспечивается дозированный воздушный поток.
Например, воздушный объемный поток для контролированного снижения давления и одновременно хорошая амортизация могут достигаться, если предусмотрено, что, по меньшей мере, одно из отверстий имеет диаметр D <0,2 мм, предпочтительно <0,1 мм. В частности, диаметры <0,1 мм проявляют хороший дросселирующий эффект для применения в мебелестроении.
Такая амортизация может, в частности, также удовлетворительно достигаться вследствие того, что соотношение площади поперечного сечения поршня в обращенной к полому пространству области по отношению к поперечному сечению отверстия больше, чем 4000/1.
Далее изобретение поясняется более подробно посредством примеров осуществления, которые представлены на чертежах, на которых изображено:
фиг.1 - ударный амортизатор на виде сбоку и в разрезе;
фиг.2 - обозначенный на фиг.1 позицией "А" фрагмент изображения;
фиг.3 - другой вариант осуществления ударного амортизатора на виде сбоку и в разрезе;
фиг.4 - обозначенный на фиг.3 позицией "А" фрагмент изображения;
фиг.5 - обозначенный на фиг.3 позицией "В" фрагмент изображения.
На фиг.1 изображен ударный амортизатор с продольно протяженным телом 10 амортизатора. Тело 10 амортизатора формирует цилиндр 11. Цилиндр 11 окружает приемную камеру 11.1, в которой удерживается выполненный с возможностью линейного перемещения поршень 43 элемента 40 скольжения. В приемную камеру 11.1 выступает направляющая 14 пружины, которая в форме полого цилиндра отформована за одно целое с дном 13 тела 10 амортизатора. В области своей обращенной от дна 13 стороны направляющая 14 пружины имеет отверстие 16 в форме полученного сверлением отверстия. Отверстие 16 создает пространственное соединение между приемной камерой 11.1 и окруженным направляющей 14 пружины воздухонаправляющим каналом 15.
При этом диаметр отверстия составляет <0,1 мм, чтобы обеспечить дозированный воздухообмен между приемной камерой 11.1 и воздухонаправляющим каналом 15. Вместо полученного сверлением отверстия также может быть реализовано любое другое, прочее поперечное сечение отверстия. Хорошие результаты амортизации достигаются, если площадь поперечного сечения поршня 43 в обращенной к приемной камере 11.1 концевой области по отношению к поперечному сечению отверстия находится в соотношении 4000/1.
Воздухонаправляющий канал 15 заканчивается в полом пространстве 17, которое образовано концевым цилиндрическим участком тела 10 амортизатора. Тело 10 амортизатора выполнено в виде полученной литьем под давлением детали. Внутренняя стенка 18 цилиндра 11 из соображения извлечения из пресс-формы выполнена с небольшим раскрывающимся конусом, так что приемная камера 11.1 немного расширяется к области входного отверстия, противолежащего основанию 13.
Как уже упоминалось ранее, элемент 40 скольжения установлен в приемной камере 11.1. Элемент 40 скольжения выполнен за одно целое и включает в себя поршневой шток 42, поршень 43 и распорный участок 44. Элемент 40 скольжения также выполнен в виде полученной литьем под давлением детали и состоит из мягкоупругого материала, например из ТРЕ - материала (термопластичный эластомерный материал).
Поршневой шток 42 отформован на поршне 43 на противолежащей распорному участку 44 стороне. Поршневой шток 42 выполнен цилиндрическим в поперечном сечении и выступает из приемной камеры 11.1 тела 11 амортизатора. На конце поршневой шток 42 снабжен выполненным в виде концевого колпачка ударным элементом 41.
В альтернативном осуществлении также можно отказаться от отформованного на поршне 43 поршневого штока 42. В таком случае поршневой шток формируется отдельно только из опорного тела 30.
Механическое соединение между поршнем 43 и опорным телом 30 в данной конструкции не является необходимым. Разумеется, в таком случае является предпочтительным центрирование этих двух конструктивных частей. Поршневой шток 42 окружен опорным телом 30. Для этого опорное тело 30 имеет полоцилиндрический приемный элемент, который в поперечном сечении подогнан к наружному поперечному сечению поршневого штока 42. Этот приемный элемент образован оболочкой 31. Материал опорного тела 30 является жестким на изгиб, так что поршневой шток 42 усиливается, или соответственно повышается его жесткость. Как отчетливо можно видеть на фиг.1, опорное тело 30 опирается на поршень 43 с помощью радиально расширенного уступа 32. Уступ 32 может использоваться для направления поршня 43. В таком случае он расширен радиально настолько, что он вместе с внутренней стенкой 18 приемной камеры 11.1 образует направляющую. В зависимости от параметров уступа 32, в частности, для штока 43 может минимизироваться опасность перекоса. Распорный участок 44 входит в приемную камеру 11.1. Приемная камера 11.1 выполнена в виде полого цилиндра с предпочтительно одинаково остающейся толщиной стенки, так что она по своему периметру имеет одинаковые свойства изделия, в частности единый параметр растяжения. Стенка также может выполняться бочкообразно или для достижения изменяющегося усилия может выполняться с переменным поперечным сечением. Например, может быть использовано поперечное сечение с уменьшенными размерами. На своем свободном открытом конце распорный участок 44 имеет окружной уплотнительный элемент 45, который своим уплотняющим язычком герметично прилегает к внутренней стенке 18 приемной камеры 11.1. При этом уплотнительный элемент 45 выполнен таким образом, что он осуществляет уплотнение по всей скользящей области и вследствие упругости своего материала компенсирует раскрывающийся конус приемной камеры 11.1.
Детальный вид согласно фиг.2 позволяет подробно видеть точное выполнение уплотнительного элемента 45. Распорный участок 44 окружает приемное гнездо 46 для пружины, в которое установлена пружина 50. При этом приемное гнездо 46 для пружины рассчитано так, что оно препятствует изгибанию пружины 50.
Пружина 50 опирается одним своим концом на шток 43. Другой конец пружины прилегает к основанию 13. Пружина 50 установлена посредством направляющей 14 пружины, которая также препятствует изгибанию пружины 50. Приемное гнездо 46 для пружины выполнено таким образом, что при вдвигании элемента 40 скольжения направляющая 14 пружины и собственно пружина 50 оказываются в этом приемном гнезде для пружины и не препятствуют при этом перемещению поршня.
Для фиксации элемента 40 скольжения в показанном на фиг.1 выдвинутом концевом положении служит упорный элемент 20. Он выполнен в виде кольца и имеет на своей внешней периферии окружной, выполненный в виде выступа фиксирующий поясок 21. Упорный элемент 20 имеет полоцилиндрическую сквозную направляющую 22, посредством которой направляется оболочка 31 опорного тела 30. При этом внешний диаметр оболочки 31 согласован с внутренним диаметром сквозной направляющей так, что для опорного тела 30 предоставляется стабильная линейная направляющая. При этом сочетание материала в паре скольжения, образованной опорным телом 30 и упорным элементом 20, выбрано таким образом, что обеспечивается легкоподвижная установка. При монтаже упорный элемент 20 может легко вводиться в приемную камеру 11.1 через входное расширение 19.3 тела 10 амортизатора. При этом движение ввода ограничивается посредством уступа 19.1 тела 10 амортизатора. В своем монтажном положении упорный элемент 20 вводится своим фиксирующим пояском 21 в фиксирующее гнездо 19.2.
В показанном на фиг.1 концевом положении упорный элемент 20 подпирает опорное тело 30 к уступу 32 и тем самым подпирает поршень 43 против направления действия предварительного натяжения пружины 50.
Далее коротко описывается принцип действия ударного амортизатора, который используется, например, на секции мебели с шарнирно установленной створкой.
Обычно корпус секции мебели имеет приемное отверстие, в которое своим цилиндрическим внешним профилем может вставляться тело 10 амортизатора. При этом фланец 12 тела 10 амортизатора упирается в корпус мебели в области приемного отверстия.
Захлопывающаяся створка ударяется прежде всего об ударный элемент 41 поршневого штока 42. Вследствие упругих свойств материала ударного тела 41 компенсируется механический шум от удара створки. Ударное тело 41 деформируется в зависимости от энергии удара створки. Вследствие сильного удара ударное тело 41 полностью деформируется в оболочку 31 и створка входит в контакт со свободным концом оболочки 31. Через поршневой шток 42 или соответственно оболочку 31 усилие передается на поршень 43. При этом кольцеобразное опирание выступа 32 на поршень 43 гарантирует равномерное приложение усилия. В зависимости от величины энергии удара часть энергии вследствие упругого деформирования поршня 43 может поглощаться. Поршень 43 перемещается в приемную камеру 11.1. При этом в приемной камере 11.1 создается давление, которое поддерживается посредством уплотняющего действия уплотнительного элемента 45. Одновременно давление уменьшается посредством отверстия 16. Если рост давления происходит за короткий промежуток времени, то уменьшение давления происходит, однако не в таких масштабах, в каких оно уменьшается посредством отверстия 16.
В приемной камере 11.1 возникает амортизирующее высокое давление. Это высокое давление оказывает воздействие на распорный участок 44. Поскольку в промежуточном пространстве между внутренней стенкой 18 и внешней поверхностью распорного участка 44 существует давление окружающей среды, возникает перепад давления. Вследствие этого перепада давления распорный участок 44 распирается или соответственно раздувается так, что он прилегает к внутренней стенке 18. При этом он поддерживает амортизацию вследствие трения скольжения. Вследствие мягкоупругого свойства материала распорного участка 44 это трение соответственно является большим.
Когда величина перепада давления снижается, распорный участок 44 возвращается в свое исходное положение. В свою очередь, после разгружения поршневого штока 42 поршень 43 также возвращается назад в свое исходное положение согласно фиг.1, чему способствует пружина 50. При этом через отверстие 16 в приемную камеру 11.1 всасывается воздух из окружающей среды.
Отверстие рассчитано таким образом, что выполнены следующие свойства ударного амортизатора:
- контролируемое, медленное снижение давления для достижения хорошей амортизации;
- быстрое выравнивание давления при возвратном движении поршня 43.
Эти свойства могут достигаться оптимальным образом с помощью описанных в пунктах 11 и/или 12 формулы изобретения соотношений.
На фиг.3-5 показан другой вариант осуществления ударного амортизатора. Представленная конструкция, по существу, соответствует варианту осуществления согласно фиг.1 и 2, вследствие чего необходимо сослаться на вышеописанный вариант осуществления и далее подробно остановиться только на различиях.
Как наглядно поясняет фрагмент "А" согласно фиг.2, в области упорного элемента 20 предусмотрен уплотнительный элемент 23, который уплотняет внешнюю периферию оболочки 31 опорного тела 30. Таким образом, при совместной работе с уплотнительным элементом 45 распорного участка 44 создается уплотненная по отношению к окружающей среде камера 22 низкого давления. Для этой цели уплотнительный элемент 23 также мог бы быть расположен в любом другом месте.
Камера низкого давление за счет отверстия 16.1 (см. фиг.5) находится в пространственном соединении с окружающей средой. Отверстие 16.1 для целей контролированного выравнивания давления имеет описанное в пунктах 11 и/или 12 формулы изобретения выполнение. При вдвигании поршня 43 в камере 22 низкого давления создается более низкое по отношению к окружающей среде давление. Вследствие этого между приемной камерой 11.1 и камерой 22 низкого давления возникает перепад давления, который приводит к распиранию или соответственно раздуванию распорного участка 44 с сильным тормозным действием.
В заключение необходимо упомянуть, что функционирование ударного амортизатора в соответствии с изобретением гарантировано даже тогда, когда в соответствии с примером осуществления согласно фиг.3-5 создается камера 22 низкого давления и в приемной камере 11.1 постоянно существует давление окружающей среды, а следовательно, отверстие 16 рассчитано соответственно большим.
1. Ударный амортизатор с телом (10) амортизатора, которое имеет цилиндр (11), причем в приемной камере (11.1) цилиндра (11) установлен с возможностью перемещения поршень (43), при этом в процессе перемещения поршня (43) возникающее в приемной камере (11.1) давление воздуха осуществляет воздействующее на поршень (43) тормозное усилие, причем приемная камера (11.1) для снижения давления воздуха имеет, по меньшей мере, одно отверстие (16), при этом поршень (43) имеет распорный участок (44), который в зависимости от соотношений давления в приемной камере (11.1) находится в активном соединении с цилиндром, отличающийся тем, что поршень (43) и распорный участок (44) соединены за одно целое друг с другом и выполнены из мягкоупругого материала, причем поршневой шток (42) поршня (43) усилен посредством оболочки (31).
2. Ударный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что поршневой шток (42) отформован на поршне (43) за одно целое.
3. Ударный амортизатор по п.1 или 2, отличающийся тем, что с поршневым штоком (42) сопряжено опорное тело (30) или поршневой шток (42) имеет такое опорное тело (30), причем опорное тело (30) имеет ударную сторону, которая расположена за пределами тела (10) амортизатора, при этом опорное тело (30) опирается через уступ (32) на поршень (43).
4. Ударный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что поршневой шток (42) на своей обращенной от поршня (43) стороне образует ударный элемент (41) из мягкоупругого материала.
5. Ударный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что распорный участок (44) имеет цилиндрическую часть, которая удерживается на расстоянии от внутренней стенки цилиндра (11), при этом окруженная цилиндрической частью область сопряжена с камерой давления цилиндра (11).
6. Ударный элемент по п.5, отличающийся тем, что цилиндрическая часть распорного участка (44) образует приемное гнездо (46) для пружины, в котором, по меньшей мере, частично установлена пружина (50), при этом пружина (50) подпирает поршень (43) относительно цилиндра в направлении, противоположном движению вдвигания поршня (43) в цилиндр (11).
7. Ударный амортизатор по п.1 или 5, отличающийся тем, что распорный участок (44) несет отформованный уплотнительный элемент (45), который уплотняет относительно друг друга камеру давления и камеру низкого давления цилиндра (11).
8. Ударный амортизатор по п.7, отличающийся тем, что как камера низкого давления, так и камера давления посредством, по меньшей мере, одного отверстия (16, 16.1) находятся в воздухопроводящем соединении с окружающей средой.
9. Ударный амортизатор по п.8, отличающийся тем, что, по меньшей мере, одно из отверстий (16, 16.1) имеет диаметр D<0,2 мм, предпочтительно <0,1 мм.
10. Ударный амортизатор по п.8 или 9, отличающийся тем, что соотношение площади поперечного сечения поршня (43) в обращенной к полому пространству области по отношению к поперечному сечению отверстия (16, 16.1) больше, чем 4000/1.
11. Ударный амортизатор с телом (10) амортизатора, которое имеет цилиндр (11), причем в приемной камере (11.1) цилиндра установлен с возможностью перемещения поршень (43), при этом в процессе перемещения поршня (43) возникающее в приемной камере (11.1) давление воздуха осуществляет воздействующее на поршень (43) тормозное усилие, причем приемная камера (11.1) для снижения давления воздуха имеет, по меньшей мере, одно отверстие (16, 16.1), при этом поршень (43) имеет распорный участок (44), который в зависимости от соотношений давления в приемной камере (11.1) находится в активном соединении с цилиндром (11), отличающийся тем, что отверстие (16, 16.1) имеет диаметр D<0,2 мм, предпочтительно <0,1 мм, и/или соотношение площади поперечного сечения поршня (43) в обращенной к приемной камере (11.1) области по отношению к поперечному сечению отверстия (16, 16.1) больше, чем 4000/1.
