DE102004020797A1 - Luftfeder für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Luftfeder für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder für ein Fahrzeug, mit einem Außenführungsbauteil (3) mit im Wesentlichen vertikal ungleichmäßiger Kontur, einem in dem Außenführungsbauteil (3) geführten Abrollkolben (4) zur Anbindung an ein radführendes Bauteil, einem Rollbalg (5), der an dem Außenführungsbauteil (3) und dem Abrollkolben (4) befestigt ist, einen Gasraum (10) einschließt und an der Außenseite des Abrollkolbens (4) und der Innenseite des Außenführungsbauteils (3) abrollt. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass ein Anbindungsteil (2) zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, dass das Außenführungsbauteil (3) am Ende seines oberen Bereichs (3a) mit dem Anbindungsteil (2) gelenkig verbunden ist und die Kontur des Außenführungsbauteils (3) sich in einem unteren Bereich (3b) gegenüber einem oberen Bereich (3a), bezogen auf eine Fahrzeuglängsmittelachse, in Fahrzeug-Querrichtung nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Luftfeder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Eine derartige Luftfeder ist aus der DE 100 59 447 C2 bekannt. Hierbei weist das Außenführungsbauteil in seinem Verlauf von oben bis unten eine Kreisbogenform auf, die sich an ihrem unteren Ende in Bezug auf eine Fahrzeuglängsmittenachse nach innen erstreckt, wobei die Mittelpunkte der Querschnittflächen aufeinanderfolgender Ebenen auf einer Kurve angeordnet sind, die zumindest über den größten Teil des Federweges der Luftfeder annähernd den Kreisbahnabschnitt darstellt, den das Innenführungsbauteil bei der Ein- und Ausfederung der Fahrzeugachse beschreibt. Eine derartige Führung ist jedoch oftmals bereits aus Bauraumgründen nicht möglich. Insbesondere kann ein Fahrzeug-Bauteil nach außen in den Verstellweg des einfedernden Außenführungsbauteils hineinragen, so dass weder eine derartige Bogenform noch eine gerade Führung möglich ist.
  • Die DE 100 09 912 C1 zeigt eine Luftfeder mit einem Gehäuse aus zwei Teilen, zwischen denen ein Lager in Form eines Elastomerbauteils angeordnet ist. Das Luftfederbein kann hierdurch um den Anbindungspunkt der Kolbenstange des Stoßdämpfers mit der Karosserie verspannungsfrei schwenken.
  • Die DE 200 22 663 U1 und DE 100 50 028 A1 zeigen eine Luftfederanordnung, bei der ein Luftfederdeckel karosserieseitig anbringbar ist, der Rollbalg an dem Abrollkolben und dem Außenführungsbauteil angebracht ist und das Außenführungsbauteil mit dem Luftfederdeckel über ein gelenkiges Bauteil verbunden ist, das aus dem Rollbalg und einem Stützlager gebildet ist.
    •
  • Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe an die Erfindung, eine Luftfeder zu schaffen, die eine gute Federung sicherstellt und eine Anpassung an die Gegebenheiten des Bauraums ermöglicht.
  • Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind.
  • Demnach betrifft die Erfindung eine Luftfeder für ein Fahrzeug, mit einem Außenführungsbauteil mit im wesentlichen vertikal ungleichmäßiger Kontur, einem in dem Außenführungsbauteil geführten Abrollkolben zur Anbindung an ein radführendes Bauteil, einem Rollbalg, der an dem Außenführungsbauteil und dem Abrollkolben befestigt ist, einen Gasraum einschließt und an der Außenseite des Abrollkolbens und der Innenseite des Außenführungsbauteils abrollt. Zudem ist vorgesehen, dass diese Luftfeder ein Anbindungsteil zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie aufweist, dass das Außenführungsbauteil am Ende seines oberen Bereichs mit dem Anbindungsteil gelenkig verbunden ist, und die Kontur des Außenführungsbauteils sich in einem unteren Bereich gegenüber einem oberen Bereich bezogen auf eine Fahrzeuglängsmittelachse in Fahrzeug-Querrichtung nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
  • Die gelenkige Verbindung zwischen dem Außenführungsbauteil und dem Anbindungsteil erfolgt vorzugsweise über eine gelenkige Kardanikfalte des Rollbalgs. Die Beweglichkeit der Außenführung kann aber auch durch ein separates Bauteil, wie z. B. ein Federbeinstützlager realisiert sein.
  • Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, das Außenführungsbauteil bei seinem Einfedervorgang an einem störend in den Bereich unterhalb des Außenführungsbauteils ragenden Fahrzeug-Bauteil seitlich vorbei zu führen. Hierzu ist das Außenführungsbauteil in seinem unteren Bereich nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung abgewinkelt. Beim Einfedervorgang wird das Außenführungsbauteil somit nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung weggeführt. Hierbei ergibt sich eine zusätzliche mechanische Steuerwirkung, gemäß der das Außenführungsbauteil beim Einfedervorgang beispielsweise in der Kardanikfalte einknickt und in seinem unteren Bereich weggeschwenkt wird, wodurch eine Engstelle zwischen dem Fahrzeug-Bauteil und dem Außenführungsbauteil vorteilhaft vergrößert wird.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Luftfeder ist daher des weiteren vorgesehen, dass der obere Bereich des Außenführungsbauteils zylindrisch und der untere Bereich des Außenführungsbauteils gegenüber dem oberen Bereich nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung abgewinkelt ausgebildet ist.
  • Der untere Bereich des Außenführungsbauteils kann ebenfalls zylindrisch ausgebildet sein, wobei sich die Achsen A1, A2 der beiden zylindrischen Bereiche schneiden.
  • Zudem ist die Luftfeder so ausgebildet, dass das Außenführungsbauteil im eingefederten Zustand derartig in der Kardanikfalte einknickt, dass es in seinem unteren Bereich bezogen auf eine Fahrzeugmittenlängsachse nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung geschwenkt ist.
  • Eine andere Weiterbildung der Luftfeder sieht vor, dass der Rollbalg an der Außenseite des Anbindungsteils, der Innenseite des Außenführungsbauteils und der Außenseite des Abrollkolbens mittels geeigneter Befestigungsmittel befestigt ist.
  • Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Fahrwerksanordnung mit einer Luftfeder der beschriebenen erfindungsgemäßen Art, deren Anbindungsteil an der Fahrzeugkarosserie angebunden ist und deren Abrollkolben an ein radführendes Bauteil angebunden ist. Zudem gehört zu dieser Fahrwerksanordnung ein Fahrzeug-Bauteil, das sich bis unterhalb des oberen Bereichs des ausgefederten Außenführungsbauteils erstreckt, wobei sich das Außenführungsbauteil bei seinem Einfedervorgang in Fahrzeug-Querrichtung nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung weg von dem Fahrzeug-Bauteil bewegt. Zusätzlich kann hinsichtlich dieser Fahrwerksanordnung vorgesehen sein, dass in der Luftfeder ein Stoßdämpfer angebracht ist.
    •
  • Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung eines Ausführungsbeispiels beigefügt. In dieser zeigen
  • 1 einen Vertikalschnitt durch eine Achsanordnung eines Fahrzeuges mit einer erfindungsgemäßen Luftfeder in voll ausgefedertem Zustand,
  • 2 die Anordnung aus 1 in voll eingefedertem Zustand, sowie
  • 3 eine Überlagerungszeichnung der Darstellungen gemäß 1 und 2.
  • Eine Luftfeder 1 weist gemäß 1 und 2 ein Anbindungsteil 2 auf, das in nicht gezeigter Weise an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, ein Außenführungsbauteil 3, ein mit einem nicht gezeigten radführenden Bauteil verbundenen Abrollkolben 4 und einen Rollbalg 5 auf, der mittels eines Spannrings 6 an der Außenseite des Anbindungsteils 2, mittels Klemmteilen 7 an der Innenseite des Außenführungsbauteils 3 und mittels eines weiteren Spannrings 8 an der Außenseite des Abrollkolbens 4 dichtend befestigt ist. Ein Gasraum 10 des Rollbalgs 5 ist mit Luft oder z. B. auch Stickstoff gefüllt und kann gemäß einer bevorzugten Ausbildung zur Niveauregulierung über eine Pneumatikleitung des Fahrzeuges unterschiedlich befüllt werden.
  • Das Außenführungsbauteil 3 ist somit lediglich über eine gelenkartig wirkende Kardanikfalte 12 des Rollbalgs 5 mit dem karosseriefesten Anbindungsteil 2 verbunden und kann sich gegenüber der Karosserie verstellen. Der Rollbalg rollt sich in an sich bekannter Weise bei der Ein- und Ausfederung sowie der Niveauregulierung an der Innenseite des Außenführungsbauteils 3 und der Außenseite des Abrollkolbens 4 unter Bildung einer Rollfalte 14 an seinem unteren Ende ab.
  • An dem Abrollkolben 4 ist ein Deckel 15 starr angebracht, der gemäß 2 einen unter ihm liegenden, gestrichelt gezeichneten Stoßdämpfer 16 aufnimmt. Oberhalb des Deckels 15 ist ein Dämpferlager 18 für eine sich durch ein mittiges Loch des Deckels erstreckende Dämpferstange 19 vorgesehen. Der Übersichtlichkeit halber sind diese Elemente in 1 nicht dargestellt.
  • Erfindungsgemäß ist das Außenführungsbauteil 3 in seinem oberen Bereich 3a zylindrisch mit einer vertikalen oberen Achse A1 ausgebildet und in seinem unteren Bereich 3b nach außen abgewinkelt mit einer unteren Achse A2.
  • In 1 ist der vollständig ausgefederte Zustand der Luftfeder 1 gezeigt. Der Gasraum 10 weist ein großes Volumen und dementsprechend einen geringen Gasdruck auf. Beim Ein federn bewegt sich das Außenführungsbauteil 3 nach unten bzw. der Abrollkolben 4 in dem Außenführungsbauteil 3 nach oben. Die Führung des Abrollkolbens 4 in dem Außenführungsbauteil 3 erfolgt lediglich aufgrund der sich durch die Druckdifferenz zwischen dem Gasraum 10 und dem Umgebungsdruck (also entlang des Rollbalgs 5) ausbildenden Kräfte, die an beiden Seiten auf den Abrollkolben 4 einwirken. Hierbei rollt sich der Rollbalg 5 mit seiner Rollfalte 14 ab.
  • In 2 ist der vollständig eingefederte Zustand der Luftfeder 1 gezeigt, bei dem der Abrollkolben 4 in seiner obersten Position steht und der Rollbalg 5 über einen längeren Bereich an dessen Außenseite anliegt. Aufgrund des geringen Volumens in dem Gasraum 10 ist der Gasdruck hoch. Durch die Abwinkelung der unteren Achse A2 gegenüber der oberen Achse A1 verläuft der untere Bereich beabstandet zu einem Fahrzeug-Bauteil 20, z. B. einem Lenker 20, der in Fahrzeug-Querrichtung nach außen in denjenigen Bereich ragt, den ein zylindrisch nach unten ragendes Außenführungsbauteil bei seinem Einfedervorgang einnehmen würde. Das erfindungsgemäße Außenführungsbauteil 3 kann sich somit bei dem Einfedervorgang gegenüber dem Abrollkolben 4 und dem Lenker 20 nach außen wegbewegen.
  • Entlang jeder Position zwischen den Stellungen von 1 und 2 bildet sich ein Kräftegleichgewicht, das von dem jeweiligen Innendruck in dem Gasraum 10 und den Anlageverhältnissen des Rollbalgs 5 an dem Außenführungsbauteil 3 abhängt, wobei der Rollbalg 5 aufgrund der unsymmetrischen Führung an den beiden Seiten in unterschiedlichen Längen anliegt. Auch die Einleitung der Kräfte auf die Luftfeder 1 von oben über das Anlagebauteil 2 und von unten über das radführende Bauteil auf den Abrollkolben 4 erfolgt unsymmetrisch. Es bildet sich jedoch ein Kräftegleichgewicht, bei dem die Luftfeder 1 in der Kardanikfalte 12 des Rollbalgs 5 etwas nachgibt und eine Schrägstellung des Außenführungsbauteils 3 bewirkt, gemäß der das Außenführungsbauteil 3 in seinem unteren Bereich 3b etwas nach außen gekippt wird, wodurch die schräge Führung weg von dem Lenker 20 noch unterstützt ist.
  • Wie 1 zu entnehmen ist, ergibt sich für Verstellungen des Abrollkolbens 4 nach unten in den unteren Bereich 3b des Außenführungsbauteils 3 eine Ausrichtung des Abrollkol bens 4 entlang einer gemeinsamen Achse A3 im Außenführungsbauteil 3, die sich als Überlagerung der oberen Achse A1 und der unteren Achse A2 des Außenführungsbauteils 3 ergibt. Die gemeinsame Achse A3 ist gegenüber der oberen Achse A1 um einen Drehpunkt P oberhalb des Außenführungsbauteils 3 gedreht.
  • In 3 sind hierbei die Darstellungen gemäß 1 und 2 übereinandergelegt mit Ausrichtung an dem Anbindungsteil 2. Hierbei ist die vorteilhafte Steuerwirkung ersichtlich, gemäß der das Außenführungsbauteil 3 beim Einfedervorgang, bei dem der Rollbalg 5 nicht mehr an dem unteren Bereich 3b anliegt, etwas um den Drehpunkt P nach außen weggeschwenkt.
  • Der untere Bereich 3b kann gemäß der gezeigten Ausführungsform geradlinig abgewinkelt verlaufen; grundsätzlich ist jedoch auch eine konturierte Ausbildung des Außenführungsbauteils 3 möglich, gemäß der z. B. der untere Bereich 3b gebogen ausgebildet ist oder das gesamte Außenführungsbauteil 3 in seitlicher Richtung nach außen, d.h. von dem Fahrzeug-Bauteil 20 weg, gebogen ist.
    • 1
    Luftfeder
    2
    Anbindungsteil
    3
    Außenführungsbauteil
    3a
    oberen Bereich
    3b
    unteren Bereich
    4
    Abrollkolben
    5
    Rollbalg
    6
    Spannring
    7
    Klemmteile
    8
    Spannring
    10
    Gasraum
    12
    Kardanikfalte
    14
    Rollfalte
    15
    Deckel
    16
    Stoßdämpfer
    18
    Dämpferlager
    19
    Dämpferstange
    20
    Lenker; Fahrzeug-Bauteil
    A1
    obere Achse
    A2
    untere Achse
    A3
    gemeinsame Achse

Claims (8)

  1. Luftfeder für ein Fahrzeug, mit einem Außenführungsbauteil (3) mit im wesentlichen vertikal ungleichmäßiger Kontur, einem in dem Außenführungsbauteil (3) geführten Abrollkolben (4) zur Anbindung an ein radführendes Bauteil, einem Rollbalg (5), der an dem Außenführungsbauteil (3) und dem Abrollkolben (4) befestigt ist, einen Gasraum (10) einschließt und an der Außenseite des Abrollkolbens (4) und der Innenseite des Außenführungsbauteils (3) abrollt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anbindungsteil (2) zur Befestigung an der Fahrzeugkarosserie vorgesehen ist, dass das Außenführungsbauteil (3) am Ende seines oberen Bereichs (3a) mit dem Anbindungsteil (2) gelenkig verbunden ist, und die Kontur des Außenführungsbauteils (3) sich in einem unteren Bereich (3b) gegenüber einem oberen Bereich (3a) bezogen auf eine Fahrzeuglängsmittelachse in Fahrzeug-Querrichtung nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung erstreckt.
  2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass gelenkige Verbindung zwischen dem Außenführungsteil (3) und dem Anbindungsteil (2) über eine gelenkige Kardanikfalte (12) des Rollbalgs (5) oder ein Federbeinstützlager realisiert ist.
  3. Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Bereich (3a) des Außenführungsbauteils (3) zylindrisch und der untere Bereich (3b) des Außenführungsbauteils (3) gegenüber dem oberen Bereich (3a) nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung abgewinkelt ausgebildet ist.
  4. Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auch der untere Bereich (3b) zylindrisch ausgebildet ist und die Achsen (A1, A2) der zylindrischen Bereiche (3a, 3b) sich schneiden.
  5. Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Außenführungsbauteil (3) im eingefederten Zustand derartig in der Kardanikfalte (12) einknickt, dass es in seinem unteren Bereich (3b) nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung geschwenkt ist.
  6. Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollbalg (5) an der Außenseite des Anbindungsteils (2), der Innenseite des Außenführungsbauteils (3) und der Außenseite des Abrollkolbens (4) befestigt ist.
  7. Fahrwerksanordnung mit einer Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, deren Anbindungsteil (2) an der Fahrzeugkarosserie angebunden ist und deren Abrollkolben (4) an ein radführendes Bauteil angebunden ist, einem Fahrzeug-Bauteil (20), das sich bis unterhalb des oberen Bereichs (3a) des ausgefederten Außenführungsbauteils (3) erstreckt, wobei sich das Außenführungsbauteil (3) bei seinem Einfedervorgang in Fahrzeug-Querrichtung nach außen, nach innen oder in Fahrzeuglängsrichtung weg von dem Fahrzeug-Bauteil (20) bewegt.
  8. Fahrwerksanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Luftfeder ein Stoßdämpfer (16) angebracht ist.
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