DE10050028A1 - Luftfederanordnung - Google Patents
LuftfederanordnungInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Luftfederanordnung (1), umfassend wenigstens folgende Bauteile, nämlich einen Luftfederdeckel (2), Luftfederkolben (3) Luftfederbalg in Form eines Axialbalges (7) oder Kreuzlagenbalges (7') unter Bildung einer ersten Luftfederschlaufe (8), einen Schwingungsdämpfer (11) und eine Fahrwerkanbindung (19). DOLLAR A Die erfindungsgemäße Luftfederanordnung (1) zeichnet sich nun dadurch aus, daß im näheren Bereich (A) der Anbindung des Luftfederbalges (7, 7') am Luftfederdeckel (2) ein gelenkiges Bauteil (22, 22') angebracht ist, das unter Druck Schwenkbewegungen zuläßt, und zwar unter Bildung einer zweiten Luftfederschlaufe, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt. DOLLAR A Vorteilhafte Varianten des gelenkigen Bauteiles (22, 22') sowohl für den Axialbalg (7) mit Außenführung (10) als auch für den Kreuzlagenbalg (7') ohne Außenführung werden vorgestellt. DOLLAR A Auch auf die Verwendung eines Stützlagers in Verbindung mit dem Axialbalg (7) wird näher eingegangen. DOLLAR A Die erfindungsgemäße Luftfederanordnung wird insbesondere für die Vorderachse eines Kraftfahrzeuges verwendet.
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftfederanordnung gemäß Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Eine gattungsgemäße Luftfederanordnung mit Luftfederdeckel, Luftfederkolben und
Luftfederbalg als wesentliche Bauteile des Luftfedermoduls ist beispielsweise in den
Druckschriften DE-C-195 08 980, DE-A-197 53 637 und DE-A-198 26 480 beschrieben,
und zwar unter Verwendung eines Schwingungsdämpfers (Stoßdämpfers), der
wiederum mit einer Fahrwerkanbindung in Kontakt steht.
Der Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff, der unter Bildung einer
Luftfederschlaufe an der Abrollfläche des Luftfederkolbens abrollen kann, ist zumeist
mit einem eingebetteten Festigkeitsträger in Form eines Axialbalges (DE-A-36 43 073)
oder Kreuzlagenbalges (DE-A-29 04 522) versehen, wobei bei Verwendung eines
Axialbalges vorzugsweise eine Außenführung vorhanden ist.
Im Rahmen einer Weiterentwicklung besteht nun die Aufgabe der Erfindung darin, eine
Luftfederanordnung bereitzustellen, bei dem der Luftfederbalg am Luftfederdeckel so
angebunden ist, daß Raumbewegungen des Fahrwerkanbindungspunktes des
Luftfedermoduls ohne Auftreten von Rückstellmomenten ermöglicht werden.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 dadurch, daß
im näheren Bereich der Anbindung des Luftfederbalges am Luftfederdeckel ein
gelenkiges Bauteil angebracht ist, das unter Druck Schwenkbewegungen zuläßt, und
zwar unter Bildung einer zweiten Luftfederschlaufe, die sich im wesentlichen in radialer
Richtung erstreckt.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 23
genannt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Luftfederanordnung in zwei Varianten, nämlich mit Axialbalg und
Außenführung sowie mit Kreuzlagenbalg ohne Außenführung
(gestrichelte Linienführung);
Fig. 2 bis 6 jeweils Detailansicht eines Stützlagers in fünf Ausführungsformen in
bezug auf einen Axialbalg mit Außenführung.
In Verbindung mit diesen Figuren gilt folgende Bezugsziffernliste:
- 1. 1 Luftfederanordnung
- 2. 2 Luftfederdeckel (Luftfedertopf, Druckbehälter)
- 3. 3 Luftfederkolben (Abrollkolben, Tauchkolben)
- 4. 4 Stirnbereich des Luftfederkolbens
- 5. 5 Abrollfläche des Luftfederkolbens
- 6. 6 Endbereich des Luftfederkolbens
- 7. 7 Luftfederbalg (Axialbalg)
- 8. 7' Luftfederbalg (Kreuzlagenbalg)
- 9. 8 erste Luftfederschlaufe (Rollfalte)
- 10. 9 Luftfederinnenraum
- 11. 10 Außenführung
- 12. 11 Schwingungsdämpfer
- 13. 12 Behälterrohr
- 14. 13 Kolbenstange
- 15. 14 Dämpferlager
- 16. 15 Anschlagpuffer
- 17. 16 dichtende Verbindung
- 18. 17 Rolldichtung
- 19. 18 Rucksackmodul (ADS-Modul)
- 20. 19 Fahrwerkanbindung
- 21. 20 Anbindungspunkt zum Behälterrohr
- 22. 21 Fahrwerkanbindungspunkt
- 23. 22 gelenkiges Bauteil unter Bildung einer zweiten Schlaufe für den Axialbalg
- 24. 22' gelenkiges Bauteil unter Bildung einer zweiten Schlaufe für den Kreuzlagenbalg
- 25. 23 Ende des Luftfederbalges (Axialbalg) im Bereich des Luftfederdeckels
- 26. 24 Stützlager
- 27. 24' Stützlager
- 28. 24" Stützlager
- 29. 24''' Stützlager
- 30. 25 erstes Ende des Stützlagers
- 31. 26 zweites Ende des Stützlagers
- 32. 27 gemeinsame Kontaktfläche von Luftfederbalg und Stützlager
- 33. 28 Befestigungsmittel am Luftfederdeckel
- 34. 29 Endflansch der Außenführung
- 35. 30 Befestigungsmittel für das zweite Ende des Stützlagers
- 36. 31 aufgelegter Festigkeitsträger in Form eines textilen Werkstoffes
- 37. 32 Innenende des Stützlagers
- 38. 33 Außenende des Stützlagers
- 39. 34 Außennut des Stützlagers
- 40. 35 aufgelegter Festigkeitsträger in Form eines ringförmigen Stützelementes
Fig. 1 zeigt eine Luftfederanordnung 1 für eine Kfz-Vorderachse. Die wesentlichen
Bauteile des Luftfedermoduls sind der topfförmige Luftfederdeckel 2 mit
Anbindungsmöglichkeiten für die Karosserie, der Luftfederkolben 3, dessen
Stirnbereich 4 dem Luftfederdeckel gegenüberliegend angeordnet ist, sowie der
Luftfederbalg 7 bzw. 7'. Der Luftfederbalg verbindet dabei den Luftfederdeckel und
Luftfederkolben unter Verwendung von Befestigungsmitteln (z. B. Spannelemente), und
zwar unter Umschließung eines volumenelastischen Luftfederinnenraumes 9. Beim
Einfedern des Luftfederbalges bildet sich eine erste Luftfederschlaufe 8, die an der
Abrollfläche 5 des Luftfederkolbens abrollen kann.
Der Luftfederbalg ist zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger in Form eines
Axial- oder Kreuzlagenbalges versehen. Die Luftfederanordnung 1 beinhaltet dabei
zwei Ausführungsbeispiele, nämlich einen Axialbalg 7 mit Außenführung 10 sowie
einen Kreuzlagenbalg 7' (gestrichelte Linienführung) ohne Außenführung.
Ferner weist die Luftfederanordnung 1 einen Schwingungsdämpfer 11 auf, der ein
Behälterrohr 12 und eine Kolbenstange 13 umfaßt. Die Kolbenstange ist dabei fest mit
dem Kernbereich des Luftfederdeckels 2 bzw. mit dem Dämpferlager 14 verbunden
und taucht gleitend in das Behälterrohr ein. Der Schwingungsdämpfer 11 ist zudem mit
einem Anschlagpuffer 15 ausgestattet, der zugleich den Kopfbereich des
Behälterrohres 12 kammert.
Das Behälterrohr 12 des Schwingungsdämpfers 11 ist abschnittsweise vom
Luftfederkolben 3 umgeben und weist dabei einen seitlichen Anbindungsbereich auf,
der mit dem Endbereich 6 des Luftfederkolbens 3 eine dichtende Verbindung 16 bildet.
Innerhalb des freien Bereiches des Behälterrohres 12 des Schwingungsdämpfers 11 ist
zumeist ein Rücksackmodul 18, insbesondere in Form eines ADS-Moduls (Adaptive
Damping System), vorhanden, das über die äußere Peripherie des Endbereiches 6 des
Luftfederkolbens 3 hinausragt.
Um zu verhindern, daß Verunreinigungen in den dynamischen Bereich des
Luftfederbalges 7 gelangen, befindet sich in bezug auf das Ausführungsbeispiel des
Axialbalges mit Außenführung zwischen dem Endbereich 6 des Luftfederkolbens 3 und
der Außenführung 10 eine Rolldichtung 17. Anstelle der Rolldichtung kann auch eine
Schutzmanschette (DE-A-197 53 637) verwendet werden.
Die Luftfederanordnung 1 weist schließlich eine Fahrwerkanbindung 19 auf, und
zwar umfassend einen Anbindungspunkt 20 zum Behälterrohr 12 des
Schwingungsdämpfers 11 sowie einen Fahrwerkanbindungspunkt 21.
In Verbindung mit der eingangs genannten Aufgabenstellung zeichnet sich nun die
erfindungsgemäße Luftfederanordnung 1 dadurch aus, daß im näheren Bereich A
der Anbindung des Luftfederbalges 7 bzw. 7' am Luftfederdeckel 2 ein gelenkiges
Bauteil 22 bzw. 22' angebracht ist, das unter Druck Schwenkbewegungen zuläßt, und
zwar unter Bildung einer zweiten Luftfederschlaufe, die sich im wesentlichen in radialer
Richtung erstreckt. Innerhalb des übrigen Balgbereiches B weist der Luftfederbalg
lediglich die übliche Rollfalte 8 auf.
Das gelenkige Bauteil 22 bzw. 22' wird nun anhand mehrerer Ausführungsbeispiele im
folgenden näher erläutert.
Die Fig. 2 bis 6 zeigen den Luftfederbalg 7 in Form eines Axialbalges, der über seinen
gesamten Bereich A und B (Fig. 1) einschließlich des Befestigungsbereiches an den
beiden Balgenden einen Festigkeitsträger in Form axial verlaufender
Verstärkungsfäden aufweist. Auf diesbezügliche Details wird beispielsweise auf die
Druckschrift DE-A-36 43 073 verwiesen.
Das gelenkige Bauteil 22 umfaßt den Luftfederbalg 7 und ein innerhalb des
Gelenkbereiches A (Fig. 1) an der Außenwand des Luftfederbalges angeordnetes
umlaufendes Stützlager 24 (Fig. 2, 3), 24' (Fig. 4), 24" (Fig. 5) bzw. 24''' (Fig. 6) mit
den beiden Stützlagerenden 25 und 26. Das Stützlager besteht dabei aus einem
Werkstoff, der neben der Gelenkfunktion auch eine Ausdehnungsbegrenzung
gewährleistet. Auf diese Weise wird verhindert, daß sich der Axialbalg unter Druck bis
zum Ausfall dehnen würde. Hinsichtlich des Werkstoffes des Stützlagers kommen
insbesondere folgende Varianten zum Einsatz:
- - Es besteht ausschließlich aus einem elastomerem Werkstoff oder einem thermoplastischen Elastomeren (TPE), beispielsweise in Form eines Gummiformteiles (Fig. 5).
- - Es besteht ausschließlich aus einem textilen Werkstoff, vorzugsweise in Form eines Gewebes (Fig. 2, 3).
- - Es besteht aus einem elastomerem Werkstoff oder einem thermoplastischen Elastomeren, der einen außenseitig aufgelegten Festigkeitsträger aufweist, beispielsweise in Form eines Gummiformteiles mit einem Festigkeitsträger 31 aus einem textilen Werkstoff (Fig. 4) oder einem ringförmigen Stützelement 35, das in einer Außennut 34 des Stützlagers 24''' einsitzt (Fig. 6).
Der Luftfederbalg 7 und das Stützlager 24, 24', 24" bzw. 24''' bilden einen
Gesamtverbund, dessen gemeinsame Kontaktfläche 27 haftfrei ist.
Das Ende 23 des Luftfederbalges 7 und das erste Ende 25 des Stützlagers 24, 24;
24" bzw. 24''' werden mit einem einzigen Befestigungsmittel 28, beispielsweise mittels
eines Spannelementes, am Luftfederdeckel 2 verankert.
Hinsichtlich der Befestigung des zweiten Endes 26 des Stützlagers 24, 24; 24" bzw.
24''' gibt es verschiedene Ausführungsvarianten, die im folgenden näher vorgestellt
werden:
- - Die Außenführung 10 ist gleichzeitig das Befestigungsmittel für das zweite Ende 26 des Stützlagers 24, indem das diesbezügliche Stützlagerende bei Druckbeaufschlagung zwischen dem Luftfederbalg 7 und der Außenführung 10 eingespannt ist, vorzugsweise in Verbindung mit einem nach außen gerichteten Endflansch 29 der Außenführung (Fig. 2).
- - Das zweite Ende 26 des Stützlagers 24 bzw. 24' wird unter Verwendung eines zusätzlichen Befestigungsmittels 30, beispielsweise mittels eines Spannelementes, an der Außenführung 10 befestigt, und zwar derart, daß das diesbezügliche Stützlagerende ausschließlich zwischen dem Befestigungsmittel 30 und der Außenführung 10 zu liegen kommt (Fig. 3, 4).
- - Das zweite Ende 26 des Stützlagers 24" bzw. 24''' weist eine umlaufende schlitzförmige Aussparung für die Aufnahme der Außenführung 10 auf, und zwar unter Bildung eines Innenendes 32 und Außenendes 33, wobei sich das Innenende zwischen dem Luftfederbalg 7 und der Außenführung 10 befindet, während das Außenende zwischen der Außenführung und dem Befestigungsmittel 30 zu liegen kommt, vorzugsweise in Verbindung mit einem nach außen gerichteten Endflansch 29 der Außenführung (Fig. 5, 6).
Die Luftfederanordnung 1 gemäß Fig. 1 zeigt im Rahmen eines weiteren
Ausführungsbeispieles einen Luftfederbalg 7' in Form eines Kreuzlagenbalges
(gestrichelte Linienführung). Dabei weist der Luftfederbalg innerhalb des
Balgbereiches B den üblichen Festigkeitsträger mit gekreuzten Fadenverstärkungen
auf. Hinsichtlich diesbezüglicher Details wird beispielsweise auf die Druckschrift
DE-A-29 04 522 verwiesen.
Im Rahmen eines einstückigen Gesamtverbundes von Luftfederbalg 7' und dem
gelenkigen Bauteil 22' ist der Gelenkbereich A gegenüber dem übrigen Balgbereich B
anders aufgebaut, vorzugsweise in Verbindung mit einem anderen Festigkeits
trägeraufbau. Das gelenkige Bauteil 22' weist dabei einen eingebetteten und/oder
außenseitig aufgelegten Festigkeitsträger auf, der vorzugsweise aus einem textilen
Werkstoff in gewendelter, gewebter oder gestrickter Form besteht. Auf die
Außenführung kann hier verzichtet werden.
Claims (23)
1. Luftfederanordnung (1), bestehend aus wenigstens folgenden Bauteilen, nämlich:
- - einem topfförmigen Luftfederdeckel (2), in dessen Kernbereich vorzugsweise ein Dämpferlager (14) integriert ist;
- - einem Luftfederkolben (3), umfassend
- - einen Stirnbereich (4), der dem Luftfederdeckel (2) gegenüberliegend angeordnet ist;
- - eine seitliche Abrollfläche (5) und
- - einen Endbereich (6), der dem Stirnbereich (4) am weitesten entfernt ist;
- - einem Luftfederbalg (7, 7') aus elastomerem Werkstoff, der
- - den Luftfederdeckel (2) und Luftfederkolben (3) unter Verwendung von Befestigungsmitteln miteinander verbindet und dabei einen volumenelastischen Luftfederinnenraum (9) umschließt, wobei der Luftfederbalg unter Bildung einer ersten Luftfederschlaufe (8) an der Abrollfläche (5) des Luftfederkolbens (3) abrollen kann; wobei ferner
- - der Luftfederbalg zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger in Form eines Axialbalges (7) oder Kreuzlagenbalges (7') versehen ist, wobei bei Verwendung eines Axialbalges vorzugsweise eine Außenführung (10) vorhanden ist;
- - einem Schwingungsdämpfer (11), umfassend
- - ein Behälterrohr (12), das zumindest abschnittsweise vom Luftfeder kolben (3) umgeben ist und einen seitlichen Anbindungsbereich aufweist, der mit dem Endbereich (6) des Luftfederkolbens (3) eine dichtende Verbindung (16) bildet; sowie
- - eine Kolbenstange (13), die fest mit dem Kernbereich des Luftfederdeckels (2) bzw. dem Dämpferlager (14) verbunden ist und gleitend in das Behälterrohr (12) eintaucht;
- - einer Fahrwerkanbindung (19) mit Anbindungspunkten (20, 21) zum Behälterrohr (12) des Schwingungsdämpfers (11) einerseits und zum Fahrwerk andererseits;
- - im näheren Bereich (A) der Anbindung des Luftfederbalges (7, 7') am Luftfederdeckel (2) ein gelenkiges Bauteil (22, 22') angebracht ist, das unter Druck Schwenkbewegungen zuläßt, und zwar unter Bildung einer zweiten Luftfederschlaufe, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt.
2. Luftfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das
gelenkige Bauteil (22) den Luftfederbalg (7) und ein innerhalb des
Gelenkbereiches (A) an der Außenwand des Luftfederbalges angeordnetes
umlaufendes Stützlager (24, 24', 24", 24''') umfaßt, das aus einem Werkstoff
besteht, der neben der Gelenkfunktion auch eine Ausdehnungsbegrenzung
gewährleistet.
3. Luftfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stützlager (24") ausschließlich aus einem elastomeren Werkstoff oder einem
thermoplastischen Elastomeren besteht.
4. Luftfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stützlager (24) ausschließlich aus einem textilen Werkstoff besteht, vorzugsweise
in Form eines Gewebes.
5. Luftfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stützlager aus einem elastomeren Werkstoff oder einem thermoplastischen
Elastomeren besteht, der einen eingebetteten Festigkeitsträger, vorzugsweise aus
einem textilen Werkstoff, aufweist.
6. Luftfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stützlager (24', 24''') aus einem elastomeren Werkstoff oder einem
thermoplastischen Elastomeren besteht, der einen außenseitig aufgelegten
Festigkeitsträger (31, 35) aufweist.
7. Luftfederanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
aufgelegte Festigkeitsträger (31) aus einem textilen Werkstoff besteht.
8. Luftfederanordnung nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
textile Werkstoff in gekreuzter, gewendelter, gewebter oder gestrickter Form
vorliegt.
9. Luftfederanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
aufgelegte Festigkeitsträger (35) ein ringförmiges Stützelement ist.
10. Luftfederanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Stützelement (35) aus Metall oder Kunststoff besteht.
11. Luftfederanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich
das Stützelement (35) in einer umlaufenden Außennut (34) des Stützlagers (24''')
befindet.
12. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der Luftfederbalg (7) und das Stützlager (24, 24', 24", 24''')
einen Gesamtverbund bilden, dessen gemeinsame Kontaktfläche (27) haftfrei ist.
13. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch
gekennzeichnet, daß das Befestigungsmittel (28) für das Ende (23) des
Luftfederbalges (7) am Luftfederdeckel (2) gleichzeitig das Befestigungsmittel für
das erste Ende (25) des Stützlagers (24, 24', 24", 24''') ist.
14. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 13, gekennzeichnet zur
Verwendung in Verbindung mit einem Luftfederbalg (7) mit Außenführung (10),
insbesondere wiederum in Verbindung mit einem Axialbalg.
15. Luftfederanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die
Außenführung (10) gleichzeitig das Befestigungsmittel für das zweite Ende (26)
des Stützlagers (24) ist, indem das diesbezügliche Stützlagerende bei
Druckbeaufschlagung zwischen dem Luftfederbalg (7) und der Außenführung
eingespannt ist.
16. Luftfederanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Ende (26) des Stützlagers (24, 24', 24", 24''') unter Verwendung eines
zusätzlichen Befestigungsmittels (30) an der Außenführung (10) befestigt ist.
17. Luftfederanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Ende (26) des Stützlagers (24, 24') ausschließlich zwischen dem zusätzlichen
Befestigungsmittel (30) und der Außenführung (10) zu liegen kommt.
18. Luftfederanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite
Ende (26) des Stützlagers (24", 24''') eine umlaufende schlitzförmige Aussparung
für die Aufnahme der Außenführung (10) aufweist, und zwar unter Bildung eines
Innenendes (32) und Außenendes (33), wobei sich das Innenende zwischen dem
Luftfederbalg (7) und der Außenführung (10) befindet, während das Außenende
zwischen der Außenführung und dem zusätzlichen Befestigungsmittel (30) zu
liegen kommt.
19. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 14 bis 18, insbesondere in
Verbindung mit Anspruch 15 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die
Außenführung (10) im Bereich der Befestigung des zweiten Endes (26) des
Stützlagers (24, 24", 24''') einen nach außen gerichteten Endflansch (29)
aufweist.
20. Luftfederanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Luftfederbalg (7') und das gelenkige Bauteil (22') einen einstückigen
Gesamtverbund bilden, und zwar derart, daß der Gelenkbereich (A) gegenüber
dem übrigen Balgbereich (B) anders aufgebaut ist, vorzugsweise in Verbindung
mit einem anderen Festigkeitsträgeraufbau.
21. Luftfederanordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das
gelenkiges Bauteil (22') einen eingebetteten und/oder außenseitig aufgelegten
Festigkeitsträger aufweist, der vorzugsweise aus einem textilen Werkstoff in
gewendelter, gewebter oder gestrickter Form besteht.
22. Luftfederanordnung nach Anspruch 20 oder 21, gekennzeichnet zur Verwendung
in Verbindung mit einem Kreuzlagenbalg (7'), insbesondere ohne Außenführung.
23. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet zur
Verwendung für die Vorderachse eines Kraftfahrzeuges.
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