DE102004061989A1

DE102004061989A1 - Luftfeder eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102004061989A1
Application number: DE200410061989
Authority: DE
Inventors: Ralf Pielock
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2006-07-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Rollbalg ausgebildeten Federbalg, der an seinem oberen Rand einen Klemmwulst und an diesen angrenzend eine nach oben ausgebuchtete Rollschlaufe aufweist, und mit einem topfförmigen, nach unten offenen oberen Federdeckel, der an seinem unteren Rand einen Klemmschaft mit einer äußeren Klemmkontur, an diesen oben angrenzend einen Rollschaft mit einer äußeren Rollkontur, an seiner Oberseite einen Lagerteller und seitlich an dem Lagerteller eine Anschlussbohrung zum Anschluss einer Druckluftleitung aufweist, wobei der Luftbalg mit seinem Klemmwulst auf den Klemmschaft des Federdeckels aufgeschoben und mittels eines außen angeordneten Klemmrings gasdicht mit dem Federdeckel verbunden ist und beim Ein- und Ausfedern mit der Rollschlaufe auf der Abrollkontur des Abrollschaftes abrollbar ist. DOLLAR A Zur Erzielung einer hohen Stabilität und einer kostengünstigen Herstellung ist der Federdeckel (6) zweiteilig mit einem den Lagerteller (13) umfassenden Oberteil (25) und mit einem den Klemmschaft (8) umfassenden Unterteil (26) ausgebildet, wobei das Oberteil (25) und das Unterteil (26) fest miteinander verbunden sind und eine Abdichtung des von dem Federdeckel (6) und dem Federbalg (2) eingeschlossenen Druckraums (16) aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Rollbalg ausgebildeten Federbalg, der an seinem oberen Rand einen oberen Klemmwulst und an diesen angrenzend eine nach oben gerichtete obere Rollschlaufe aufweist, und mit einem topfförmigen, nach unten offenen oberen Federdeckel, der an seinem unteren Rand einen Klemmschaft mit einer äußeren Klemmkontur, an diesen oben angrenzend einen Abrollschaft mit einer äußeren Abrollkontur, an seiner Oberseite einen Lagerteller, und seitlich an dem Lagerteller eine Anschlussbohrung zum Anschluss einer Druckluftleitung aufweist, wobei der Luftbalg mit seinem oberen Klemmwulst auf den Klemmschaft aufgeschoben und mittels eines außen aufgebrachten Klemmrings gasdicht mit dem oberen Federdeckel verbunden ist und beim Ein- und Ausfedern mit der Rollschlaufe auf der Abrollkontur des Abrollschaftes abrollbar ist.
In Kraftfahrzeugen eingesetzte Luftfedern weisen einen schlauchförmigen flexiblen Federbalg auf, der aus einem mit Gewebeeinlagen verstärktem Gummimaterial besteht und meistens als Faltenbalg mit mehreren durch eine oder mehrere Falten unterteilte Wülste oder als Rollbalg mit einer oberen oder einer unteren Rollschlaufe ausgebildet ist. Zudem umfassen solche Luftfedern einen oberen und einen unteren Federdeckel, mit denen der Federbalg über jeweils einen Klemmwulst mechanisch belastbar verbunden und gasdicht verschlossen ist, die zur Übertragung von Federkräften an Fahrwerks- und Karosserieteilen befestigt sind. Durch ein innerhalb des von dem Luftbalg und den Federdeckeln begrenzten Druckraumes eingeschlossenes kompressibles Gas, wie Stickstoff oder Luft, ergibt sich, abhängig vom Gasdruck des eingeschlossenen Gases und der Bauform des Luftbalgs, die Federsteifigkeit und die Federcharakteristik der jeweiligen Luftfeder.
Im Gegensatz zu einer Stahlfeder ist die Höhe und die Federsteifigkeit einer Luftfeder durch eine Veränderung des Gasdruckes auch während der Fahrt veränderbar, welches für eine manuelle Verstellung des Fahrwerks, wie dem Anheben und Absenken des Fahrzeugaufbaus und der Auswahl einer von mehreren Fahrwerkscharakteristiken (Komfort oder Sport), sowie für ein automatisiertes Fahrwerksregelsystem, wie eine Niveauregulierung und eine Nick- und Seitenneigungsregulierung, genutzt werden kann. Aus Platz- und Kostengründen sind solche Luftfedern bei Personenkraftwagen zumeist in Verbindung mit einer Dämpfereinheit jeweils in einem Federbein integriert. Bei LKWs und Omnibussen steht dagegen einerseits genügend Bauraum zur Verfügung und ist andererseits eine gute Zugänglichkeit für Wartungs- und Reparaturarbeiten wichtig, so dass Luftfedern bei Nutzfahrzeugen fast ausschließlich als separate Federbauteile ausgebildet sind.

Aus der DE 197 53 637 A1 und der DE 198 34 092 A1 ist jeweils eine Luftfeder mit einem als Rollbalg ausgebildeten Federbalg mit einer an einen unteren Klemmwulst angrenzenden nach unten gerichteten unteren Rollschlaufe bekannt, die zusammen mit einer Dämpfereinheit in einem Federbein integriert ist. Der untere Klemmwulst ist auf einen Klemmschaft einer als Abrollkolben bezeichneten Hülse aus Stahlblech aufgeschoben und mittels eines außen aufgebrachten Klemmrings gasdicht befestigt. Der Abrollkolben weist unten an den Klemmschaft angrenzend einen Abrollschaft mit einer äußeren Abrollkontur zum Abrollen der Rollschlaufe auf und ist auf einem äußeren Dämpferrohr der Dämpfereinheit aufgeschoben, wobei der durch den Federbalg eingeschlossene Druckraum auf der Innenseite des Abrollkolbens mittels eines zwischen dem Abrollkolben und dem Dämpferrohr bzw. einer auf dem Dämpferrohr aufgeschweißten Kolbenaufnahme angeordneten Dichtrings abgedichtet ist. Die beschriebene Bauweise der Luftfeder weist eine relativ große Bauhöhe auf und ist für die Anordnung in einem Federbein in Kombination mit einer Dämpfereinheit ausgebildet und daher für eine Verwendung in einer separaten Luftfeder nicht gut geeignet.

Zudem ist eine separate Luftfeder 1.1' nach 1 mit einem als Rollbalg 3 ausgebildeten Federbalg 2 mit einer an einen oberen Klemmwulst 4 angrenzenden, nach oben gerichteten, in der Figur ansatzweise dargestellten oberen Rollschlaufe 5, und einem topfförmigen, nach unten offenen oberen Federdeckel 6' bekannt. Der Federdeckel 6' weist an seinem unteren Rand 7 einen Klemmschaft 8 mit einer äußeren Klemmkontur 9, an diesen oben angrenzend einen Abrollschaft 10 mit einer äußeren Abrollkontur 11, an seiner Oberseite 12 einen Lagerteller 13, und seitlich an dem Lagerteller 13 eine Anschlussbohrung 14 zum Anschluss einer Druckluftleitung auf, wobei der Lagerteller 13 relativ zu einer Symmetrieachse des Klemmschaftes 8 und des Abrollschaftes (10) versetzt und geneigt ist. Der Luftbalg 2 ist mit seinem oberen Klemmwulst 4 auf den Klemmschaft 8 aufgeschoben und mittels eines außen aufgebrachten Klemmrings 15 gasdicht mit dem Federdeckel (6) verbunden.

Der Federdeckel 6' ist als einteiliges Spritzgussteil aus einem Thermoplastkunststoff, wie z.B. Polyamid mit 30% Glasfaseranteil (PA 66 GF 30), hergestellt. Dadurch ist zwar eine weitgehend freie Formgestaltung, insbesondere eine Anpassung des Lagertellers 13 an die jeweilige Lagerkontur des Fahrzeugrahmens oder des Karosseriebodens des betreffenden Kraftfahrzeugs, möglich. Nachteilig ist jedoch die hohe Wandstärke im Bereich des Abrollschaftes 10, durch die der von dem Federbalg 2 und dem Federdeckel 6' eingeschlossene Druckraum 16 in seinem Volumen unnötig eingeschränkt ist. Ein weiterer Nachteil ist eine mögliche alterungsbedingte Schrumpfung des Kunststoffmaterials des Federdeckels 6', die im Klemmbereich zwischen dem Klemmschaft 8 des Federdeckels 6' und dem Klemmwulst 4 des Federbalgs 2 zu einer Undichtigkeit führen kann.

In einer ähnlich ausgebildeten zweiten Ausführung einer Luftfeder 1.2' nach 2 ist die Wandstärke des oberen Federdeckels 6' von dem Klemmschaft 8 aus im Bereich des Abrollschaftes 10 weitgehend konstant gehalten und somit deutlich reduziert, welches bei gleichen Außenabmessungen zu einem größeren Volumen des Druckraums 16 führt. Nachteilig an dieser Ausführung ist allerdings die sich ergebende innere Hinterschneidung 17, die eine aufwendige Entformung des Federdeckels 6' und ein entsprechend kompliziertes sowie teures Spritzgusswerkzeug erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs genannten Art vorzuschlagen, deren oberer Federdeckel im Hinblick auf eine hohe Stabilität und eine kostengünstige Herstellung verbessert ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Wandstärke des oberen Federdeckels, insbesondere im Bereich des Klemmschaftes und des Abrollschaftes, durch die Verwendung eines geeigneten Verstärkungselementes verringert werden kann. Ebenfalls kann durch eine Teilung des oberen Federdeckels in ein den Lagerteller enthaltendes Oberteil und in ein zumindest den Klemmschaft aufweisendes Unterteil die Wandstärke besser der Belastung angepasst werden, da damit nur einseitig zugängliche Hinterschneidungen vermieden werden können.

Die gestellte Aufgabe ist daher erfindungsgemäß in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der obere Federdeckel bei einer Herstellung als ein weitgehend einteiliges Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial im Bereich des Klemmschaftes mit einer zylindrischen Verstärkungshülse aus Metall versehen ist.

Durch die Verstärkungshülse wird die Festigkeit des Federdeckels, besonders des Klemmschaftes erhöht, so dass die Wandstärke des Kunststoffmaterials im Bereich des Klemmschaftes und des angrenzenden Abrollschaftes reduziert werden kann. Hierdurch steht bei gleichen Außenabmessungen ein größerer Druckraum zur Verfügung. Ebenfalls wird durch die Verstärkungshülse ein alterungsbedingtes Schrumpfen des Federdeckels im Bereich des Klemmschaftes und damit ein möglicher Druckverlust des in dem Druckraum eingeschlossenen Gases zuverlässig verhindert.

Die Verstärkungshülse wird bei der Herstellung des Federdeckels zweckmäßig derart in die Spritzgussform eingelegt, dass diese im Ergebnis von dem Kunststoffmaterial des Federdeckels umspritzt ist. Hierdurch können besondere Maßnahmen zum Korrosionsschutz der Verstärkungshülse vermieden werden.

Die Verstärkungshülse kann aber auch auf der Innenseite des Klemmschaftes axial eingepresst oder eingelegt sein, wobei der obere Federdeckel zur Vereinfachung der Montage zweckmäßig auf der Innenseite im Übergangsbereich von dem Klemmschaft zu dem Abrollschaft als axialen Anschlag für die Verstärkungshülse einen radialen Ab satz aufweist. Zur Montagesicherung der Verstärkungshülse ist es überdies vorteilhaft, wenn die Unterkante des oberen Federdeckels zur Fixierung der Verstärkungshülse mittels Vibrationsschweißung mit der Bildung eines die Unterkante der Verstärkungshülse radial überragenden Steges breitgebördelt ist.

Alternativ ist die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß ebenso in Verbindung mit dem Oberbegriff des Anspruchs 6 dadurch gelöst, dass der Federdeckel zweiteilig mit einem den Lagerteller umfassenden Oberteil und mit einem den Klemmschaft umfassenden Unterteil ausgebildet ist, und dass das Oberteil und das Unterteil fest miteinander verbunden sind sowie eine Abdichtung des von dem Federdeckel und dem Federbalg eingeschlossenen Druckraums aufweisen.

Durch die zweiteilige Ausführung des oberen Federtellers können beide Bauteile besser an ihre belastungs- und produktionsspezifischen Bedürfnisse angepasst werden. Insbesondere das Unterteil mit dem Klemmschaft kann nun einfacher gestaltet und besser dimensioniert werden, da es, wie nachfolgend noch erläutert werden wird, bei den meisten Ausführungen oben offen ist und damit für die Herstellung, wie die Entformung eines Spritzgussteils oder die Umformung eines Blechteils, besser zugänglich ist.

Bei der zweiteiligen Ausführung ist ebenfalls von Vorteil, dass das federbalgspezifische Unterteil, das bei den meisten Applikationen identisch ist, nun in großer Stückzahl preiswert identisch gefertigt werden kann, und dass bei einer anwendungsbedingten Änderung nur für das fahrzeugspezifische Oberteil jeweils ein relativ einfaches und preiswertes Spritzgusswerkzeug hergestellt werden muss.

Beide Bauteile des Federtellers, also das Oberteil und das Unterteil, können jeweils als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sein. Es ist aber ebenso möglich, dass nur das Oberteil als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist, und dass das Unterteil als Blechpress- und Blechstanzteil aus Metall hergestellt ist. Dabei hat die Ausführung des Unterteils in Metall gegenüber der Kurststoffvariante den Vorteil einer höheren Festigkeit in Verbindung mit einer geringeren Wandstärke.

In beiden Fällen kann das Unterteil als eine beidseitig offene zylindrische Hülse ausgebildet sein, welches im Fall eines Spritzgussteils eine einfache Entformung und im Fall eines Blechpress- und Blechstanzteils eine einfache Umformung ermöglicht. Das Unterteil kann aber auch als eine nach unten offene topfzylindrische Hülse mit einem oberen Boden ausgebildet sein, welches mit einer sehr hohen Stabilität verbunden ist. Wie im weiteren Verlauf der Beschreibung noch deutlich werden wird, ist in diesem Fall aber zur Vereinfachung der Herstellung des Unterteils, zur Ermöglichung einer einfachen Befestigung an dem Oberteil, und zur Herstellung einer Verbindung zu der Anschlussbohrung des Oberteils eine zentrale Öffnung in dem oberen Boden vorteilhaft.

Wenn beide Bauteile, das Oberteil und das Unterteil, als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet sind, ist die Verbindung beider Bauteile unter Einsparung eines Dichtungselementes bevorzugt als eine gasdichte Verschweißung ausgeführt. Möglich ist dies in Form einer Laserverschweißung und in Form einer Reibschweißung, die bei einer rotationssymmetrischen Ausbildung der Kontaktflächen besonders einfach als Rotationsschweißung ausgeführt werden kann. Denkbar ist aber auch eine gasdichte Verklebung beider Bauteile.

Auch bei der zweiteiligen Ausbildung des oberen Federtellers mit zwei Kunststoff-Spritzgussteilen kann das Unterteil, wie zuvor schon für die einteilige Ausführung beschrieben, vorteilhaft im Bereich des Klemmschaftes mit einer zylindrischen Verstärkungshülse aus Metall versehen sein.

Unabhängig davon, ob das Unterteil als Spritzgussteil aus einem Kunststoff oder als Blechpress- und Blechstanzteil aus einem Metall hergestellt ist, können das Oberteil und das Unterteil auch form- und/oder kraftschlüssig miteinander verbunden und der Druckraum mittels eines zwischen dem Oberteil und dem Unterteil angeordneten Dichtungselementes abgedichtet sein. Die Montage der beiden Bauteile besteht zumeist in einem Einlegen des Dichtungselementes und in einem anschließenden Zusammenstecken der Bauteile. Je nach Ausbildung der Verbindung kann noch ein maschineller Arbeitsgang, zur Verbördelung der Bauteile, folgen. Die Montage ist somit relativ einfach und kostengünstig.

Das Dichtungselement ist dabei bevorzugt als O-Ring ausgebildet, der in eine in dem Oberteil oder dem Unterteil im Kontaktbereich mit dem jeweils anderen Bauteil angeordnete Ringnut oder in eine von dem Oberteil und dem Unterteil eingeschlossene ringförmige Ecke eingelegt ist.

Die Verbindung beider Bauteile ist vorteilhaft als eine Verrastung ausgebildet, die aus an dem einen Bauteil angeordneten Rastnasen und an dem anderen Bauteil an geordneten Rastvertiefungen oder Rastöffnungen bestehen oder durch einen Eingriff eines radialen Ringsteges des einen Bauteils in eine radiale Ringnut des anderen Bauteils gebildet sein kann.

Für die Verbindung der beiden Bauteile kommt ebenfalls eine Möglichkeit in Frage, die axial nach unten ragende Erhebungen des Oberteils und zugeordnete Öffnungen des Unterteils umfasst, durch welche die Erhebungen im montierten Zustand nach unten überstehend hindurchragen, und über welche die Erhebungen mittels Vibrationsschweißung die Öffnungen radial überragend breitgebördelt sind. Die Umformung der aus dem Kunststoffmaterial des Oberteils bestehenden Erhebungen erfolgt zweckmäßig durch Vibrationsschweißung mit einem entsprechenden Werkzeug. Die Erhebungen des Oberteils können als zylindrische Zapfen oder als Stege ausgebildet sein. Entsprechend sind die Öffnungen des Unterteils dann als Bohrungen oder Schlitze ausgeführt.

Als weitere Möglichkeit, die beiden Bauteile fest miteinander zu verbinden, bietet sich noch das Bördeln an. Dabei wird die Verbindung durch eine Umbördelung eines Ringstegs des einen Bauteils durch das andere Bauteil gebildet. Bei der vorliegenden Anwendung wird bevorzugt die Oberkante des Unterteils um einen äußeren Radialsteg des Oberteils gebördelt, welches bei einer Ausführung des Unterteils als Kunststoff-Spritzgussteil mittels Vibrationsschweißung und bei einer Ausführung als Blechpress- und Blechstanzteil mittels Rollen erfolgen kann.

Die Verstärkungshülse aus Metall kann vorzugsweise aus einem Eisenmetall, vorzugsweise Stahlblech, oder wenn beispielsweise besondere Anforderungen an die Korrosionsbeständigkeit gestellt werden aus einem Nichteisenmetall, beispielsweise Aluminium, hergestellt werden. Stahlblech eignet sich aufgrund der Umformeigenschaften und der hohen Festigkeit besonders gut als Material für die Verstärkungshülse, welche dann besonders Materialsparend (dünn) ausgeführt werden kann.

Der Klemmwulst des Federbalges kann, wie aus dem allgemeinen Stand der Technik bekannt, mit einer Verdickung am Federbalgende versehen sein. Andererseits kann der Klemmwulst des Federbalges, wie beispielsweise von Luftfedern für Personenkraftwagen bekannt, ohne eine Verdickung am Federbalgende ausgeführt sein, so dass die Federbalgdicke von dem einen Federbalgende zu dem anderen Federbalgende weitestgehend konstant ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 eine erste bekannte Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
2 eine zweite bekannte Ausführung einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
3 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
4 eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
5 eine dritte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
6 eine vierte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
7 eine fünfte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
8 eine sechste erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
9 eine siebte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
10 eine achte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
11 eine neunte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
12 eine zehnte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
13 eine elfte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
14 eine zwölfte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht,
15 eine dreizehnte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht, und
16 eine vierzehnte erfindungsgemäße Ausführungsform einer Luftfeder in einer Schnittansicht.
Die in 1 und 2 dargestellten bekannten Ausführungen einer Luftfeder 1.1', 1.2' sind schon eingangs beschrieben worden. In der ersten Ausführung der Luftfeder 1.1' nach 1 weist der obere Federdeckel 6' zur Vermeidung einer inneren Hinterschneidung nachteilig eine sehr hohe Wandstärke im Bereich des Abrollschaftes 10 auf, durch die der von dem Federbalg 2 und dem Federdeckel 6' eingeschlossene Druckraum 16 in seinem Volumen stark eingeschränkt ist. In der zweiten Ausführung der Luftfeder 1.2' nach 2 ist die Wandstärke des oberen Federdeckels 6' im Bereich des Abrollschaftes 10 reduziert. Dadurch ergibt sich aber der Nachteil einer inneren Hinterschneidung 17, die eine aufwendige Entformung des Federdeckels 6' und ein entsprechend kompliziertes und teures Spritzgusswerkzeug erfordert. Beide Ausführungen der Luftfeder 1,1', 1.2' weisen gleichermaßen den Nachteil auf, dass das Kunststoffmaterial des oberen Federdeckels 6' alterungsbedingt schrumpfen kann, welches zu einer Lockerung des Klemmrings 15 und der Verklemmung zwischen dem Klemmschaft 8 des Federdeckels 6' und dem Klemmwulst 4 des Federbalgs 2 und somit zu einer Undichtigkeit der Luftfeder 1.1' , 1.2' führen kann.
In einer ersten und zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.1, 1.2 nach 3 und 4 ist der obere Federdeckel 6 weiterhin weitgehend einteilig ausgebildet, d.h. er umfasst alle wesentlichen Funktionsteile, wie den Klemmschaft 8, den Abrollschaft 10, den Lagerteller 13 sowie die Anschlussbohrung 14, und ist jeweils als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Der Federdeckel 6 ist nunmehr jedoch im Bereich des Klemmschaftes 8 mit einer zylindrischen Verstärkungshülse 18 aus Stahlblech versehen. In der ersten Ausführung der Luftfeder 1.1 nach 3 ist die Verstärkungshülse 18 von dem Kunststoffmaterial des Federdeckels 6 umspritzt und somit optimal eingebunden und korrosionsgeschützt.
In der zweiten Ausführungsform der Luftfeder 1.2 ist die Verstärkungshülse 18 dagegen auf der Innenseite 19 des Klemmschaftes 8 bis an einen als axialen Anschlag 20 dienenden radialen Absatz 21 axial eingepresst. Zur Fixierung der Verstärkungshülse 18 ist der untere Rand 22 des Federdeckels 6 mittels Vibrationsschweißung mit der Bildung eines die Unterkante 23 der Verstärkungshülse 18 radial überragenden Bördelsteges 24 breitgebördelt. Durch die vorgesehene Anordnung der Verstärkungshülse 18 ist die Festigkeit des Klemmschaftes 8 deutlich erhöht, so dass das Kunststoffmaterial des Federdeckels 6 im Bereich des Klemmschaftes 8 und des angrenzenden Abrollschaftes 10 eine geringere Wandstärke aufweisen kann. Im übrigen wird durch die Verstärkungshülse 18 einer Schrumpfung des Kunststoffmaterials im Bereich des Klemmschaftes 8 entgegengewirkt und somit eine mögliche Lockerung der Verklemmung zwischen dem Federdeckel 6 und dem Federbalg 2 und damit verbunden eine mögliche Undichtigkeit sicher verhindert.
In den nachfolgend beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.3 bis 1.14 ist der obere Federdeckel 6 jeweils zweiteilig ausgebildet, wobei jeweils ein Oberteil 25 mindestens den Lagerteller 13 umfasst und ein Unterteil 26 zumindest den Klemmschaft 8 aufweist, und das Oberteil 25 und das Unterteil 26 fest miteinander verbunden sowie mit einer Abdichtung des Druckraums 16 versehen sind.
In der dritten und vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.3 und 1.4 nach 5 bzw. 6 sind beide Bauteile des Federdeckels 6, das Oberteil 25 und das Unterteil 26, als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt. Das Unterteil 26 umfasst jeweils nur den Klemmschaft 8 mit der äußeren Klemmkontur 9, ist mit seinem oberen Rand 27 in den zum Oberteil 25 gehörenden Abrollschaft 10 gesteckt und mit diesem durch Rotations-Reibschweißung gasdicht verbunden. Neben der mechanisch hoch belastbaren Verbindung der Bauteile 25, 26 wird hierdurch auch die Verwendung eines speziellen Dichtungselementes vermieden. Wegen der einfacheren Zugänglichkeit des Innenraums des Oberteils 25 kann dessen Wandstärke jeweils weitgehend auf die Betriebsbelastung abgestimmt werden und ist daher im Bereich des Klemmschaftes 8 und des Abrollschaftes 10 deutlich reduziert, welches vorteilhaft ein vergrößertes Volumen des Druckraums 16 zur Folge hat.
In der dritten Ausführung der Luftfeder 1.3 nach 5 ist das Unterteil 26 im wesentlichen in den Abrollschaft 10 des Oberteils 25 hineingesteckt und weist einen äußeren Radialsteg 28 auf, der in Verbindung mit der Unterkante 29 des Oberteils 25 als axialer Anschlagbund wirksam ist. In der vierten Ausführung der Luftfeder 1.4 nach 6 ist das Unterteil 26 dagegen im wesentlichen nur an die Unterkante 29 des Oberteils 25 angesetzt und greift mit einem äußeren axialen Ringsteg 30 in eine entsprechende äußere, nach außen und unten offene Ringnut 31 des Oberteils 25 ein.
In der fünften Ausführung der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.5 nach 7 sind beide Bauteile des oberen Federdeckels 6, das Oberteil 25 und das Unterteil 26, wiederum als Spritzgussteile aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, das Unterteil 26 umfasst nun aber neben dem Klemmschaft 8 auch den Abrollschaft 10. Das Oberteil 25 besteht praktisch nur aus dem Lagerteller 13 und weist die Anschlussbohrung auf. Das Unterteil 26 ist an seiner Oberseite 32 mit einem axialen Ringsteg 33 versehen, der in eine entsprechende axiale Ringnut 34 auf der Unterseite 35 des Oberteils 25 eingreift, wo durch die richtige Lage beider Bauteile 25, 26 zueinander sichergestellt ist. Die Verbindung der beiden Bauteile 25, 26 erfolgt bei dieser Variante wieder durch eine Rotations-Reibschweißung. Besonders vorteilhaft ist an dieser Ausführungsform, dass das federspezifische Unterteil 26 des Federdeckels 6 in hoher Stückzahl hergestellt und danach mit mehreren unterschiedlichen Oberteilen 25, die jeweils auf die betreffende Einbaugeometrie abgestimmt sind, kombiniert werden kann. Somit müssen nur für das geometrisch relativ einfache Oberteil 25 mehrere unterschiedliche Spritzgusswerkzeuge hergestellt und vorgehalten werden.
In der sechsten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.6 nach 8 sind beide Bauteile 25, 26 des oberen Federdeckels 6 ebenfalls als Spritzgussteile aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, und das Unterteil 26 umfasst auch den Abrollschaft 10. Allerdings sind das Oberteil 25 und das Unterteil 26 nunmehr nicht miteinander verschweißt sondern miteinander verbördelt. Hierzu weist das Oberteil 25 an seiner Außenseite 36 einen radialen Ringsteg 37 auf, der von einem an dem oberen Bereich 38 des Unterteils 26 angeordneten ringförmigen Bördelsteg 39 umfasst ist, wobei die umgreifende Formgebung des Bördelstegs 39 beispielsweise durch Vibrationsschweißung hergestellt ist.
Bei dieser Ausführung wird die Abdichtung des Innenraums 16 durch einen O-Ring 40 bewirkt, der in eine äußere Radialnut 41 des Oberteils 25 eingelegt ist, die in einer auf der Innenseite 42 des Abrollschaftes 10 in das Unterteil 26 weitgehend passgenau eingreifenden unteren Erweiterung 43 des Oberteils 25 angeordnet ist. Bei dieser Variante ist beispielhaft veranschaulicht, dass auch bei zweiteiliger Ausführung des Federdeckels 6 das in Kunststoff ausgeführte Unterteil 26, wie bei der einteiligen Ausführung, im Bereich des Klemmschaftes 8 mit einer zylindrischen Verstärkungshülse 18 aus Stahlblech verstärkt sein kann. Vorliegend ist die Verstärkungshülse 18 von dem Kunststoffmaterial des Unterteils 26 vollständig umspritzt.
In der siebten Ausführung der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.7 nach 9 sind in einer ähnlichen Ausbildung des oberen Federdeckels 6 wie zuvor das Oberteil 25 und das Unterteil 26 durch eine Verrastung miteinander verbunden. Hierzu weist das Oberteil 25 an seiner Unterseite 35 mehrere kreisförmig angeordnete, federnde Laschen 44 mit Rastöffnungen 45 auf, in die zugeordnete Rastnasen 46 des Unterteils 26, die im oberen Bereich auf der Innenseite 42 des Abrollschaftes 10 angegossen sind, eingreifen. Die Abdichtung des Innenraums 16 wird wiederum durch einen O-Ring 40 bewirkt, der bei dieser Ausführung in eine von dem Oberteil 25 und dem Unterteil 26 eingeschlossene ringförmige Ecke 47 eingelegt ist, die sich durch eine entsprechende Konturierung der Bauteile 25, 26 oberhalb der Rastnasen 46 ergibt.
In der achten und neunten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.8, 1.9 nach 10 und 11 ist jeweils das Oberteil 25 als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial und das Unterteil 26 als Blechpress- und Blechstanzteil aus Stahlblech hergestellt. Das Unterteil 26 umfasst jeweils nur den Klemmschaft 8 mit der äußeren Klemmkontur 9, und das Oberteil 25 weist neben dem Lagerteller 13 jeweils auch den Abrollschaft 10 mit der Abrollkontur 11 auf.
In der achten Variante nach 10 ist das Unterteil 26 als eine beidseitig offene zylindrische Hülse 48 ausgebildet, deren oberer Rand 49 nach radial außen umgefalzt ist und in eine entsprechende radiale Ringnut 50 des Oberteils 25 eingreift, die auf der Innenseite 42 des Abrollschaftes 10 angeordnet ist. Die Abdichtung des Innenraums 16 erfolgt mittels eines O-Rings 40, der in eine nach innen und unten offene Ringnut 51 an der Unterkante 29 des Oberteils 25 eingelegt ist. Der O-Ring wird durch den unten angrenzenden Klemmwulst 4 des Federbalgs 2 und den Klemmring 15 in seiner Position fixiert.
In der neunten Ausführungsform nach 11 ist das Unterteil 26 dagegen als eine nach unten offene topfzylindrische Hülse 52 mit einem oberen Boden 53 ausgebildet, der mit einer kreisförmigen zentralen Öffnung 54 versehen ist. Das Unterteil 26 ist axial in das Oberteil 25 eingeschoben und an der zentralen Öffnung 54 mit dem Oberteil 25 verrastet, indem axial nach unten verlaufende, kreisförmig angeordnete, federnde Rasthaken 55 des Oberteils 25 den Innenrand 56 der zentralen Öffnung 54 umfassen. Die Ab dichtung des Innenraums 16 wird durch einen O-Ring 40 bewirkt, der in eine im Kontaktbereich zu dem oberen Boden 53 der Hülse 52 an der Unterseite 35 des Oberteils 25 angeordnete innere Axialnut 57 eingelegt ist.
In der zehnten und elften Ausführung der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.10, 1.11 nach 12 und 13 ist das Unterteil 26 wie zuvor ebenfalls als Blechpress- und Blechstanzteil aus Stahlblech hergestellt, umfasst nunmehr aber neben dem Klemmschaft 8 mit der äußeren Klemmkontur 9 auch den Abrollschaft 10 mit der Abrollkontur 11. Das Unterteil 26 ist jeweils als eine nach unten offene topfzylindrische Hülse 58 mit einem oberen Boden 59 ausgebildet, der mit einer kreisförmigen zentralen Öffnung 60 versehen ist. Zur Verbindung der beiden Bauteile 25, 26 weist das Oberteil 25 jeweils einen ringförmigen, axial nach unten gerichteten, an dem Innenrand 61 der zentralen Öffnung 60 anliegenden Bördelsteg 62 auf, der mittels Vibrationsschweißung die Hülse 58 an ihrem Innenrand 61 umgreifend nach radial außen umgebördelt ist.
Bei der zehnten Ausführungsform nach 12 ist der zur Abdichtung des Innenraums 16 verwendete O-Ring 40 in eine ringförmige Ecke 63 eingelegt, die durch eine entsprechende Ausbildung der Bauteile 25, 26 zwischen der oberen Eckkante 64 des Unterteils 26 und eines nach unten gerichteten axialen Führungsstegs 65 des Oberteils 25 eingeschlossen ist. Anstelle des axialen Führungssteges 65 können auch hier nicht dargestellte Rasthaken vorgesehen sein.
Bei der elften Variante nach 13 ist die Hülse 58 dagegen mit ihrem Innenrand 61 nach axial unten umgebogen, und der zur Abdichtung verwendete O-Ring 40 ist in eine von dem Randbereich 66 der Hülse 58 und dem Bördelsteg 62 des Oberteils 25 eingeschlossene Ringnut 67 eingelegt, die sich durch eine entsprechende Ausformung des Randbereichs 66 der Hülse 58 ergibt.
In der zwölften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.12 nach 14 sind die beiden Bauteile 25, 26 ähnlich der sechsten Variante nach 8 ausgebildet und miteinander verbunden, allerdings mit dem Unterschied, dass das Unterteil nun mehr als Blechpress- und Blechstanzteil aus Stahlblech hergestellt und als eine beidseitig offene zylindrische Hülse 68 ausgebildet ist. So sind das Oberteil 25 und das Unterteil 26 vorliegend miteinander verbördelt, wozu das Oberteil 25 an seiner Außenseite 36 einen radialen Ringsteg 37 aufweist, der von dem oberen Rand 69 des Unterteils 26 durch Umbördelung umfasst ist. Die Abdichtung des Innenraums 16 erfolgt mittels eines O-Rings 40, der in eine äußere Radialnut 41 des Oberteils 25 eingelegt ist, die in einer auf der Innenseite 42 des Abrollschaftes 10 in das Unterteil 26 weitgehend passgenau eingreifenden unteren Erweiterung 43 des Oberteils 25 angeordnet ist.
In der dreizehnten und vierzehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Luftfeder 1.13, 1.14 nach 15 und 16 ist das Unterteil 26 auch als Blechpress- und Blechstanzteil aus Stahlblech hergestellt, umfasst aber nur den Klemmschaft 8 mit der äußeren Klemmkontur 9 und ist als eine nach unten offene topfzylindrische Hülse 70 mit einem weitgehend geschlossenen Boden 71 ausgebildet. Der Boden 71 setzt sich aus einem Randboden 72, einem stufenförmig nach oben versetzten Zentralboden 73, und einem dazwischen liegenden inneren Bodenrand 74 zusammen.
In der dreizehnten Ausführungsform nach 15 sind das Oberteil 25 und das Unterteil 26 miteinander verrastet. Hierzu ist das Oberteil 25 angrenzend an den inneren Bodenrand 74 der Hülse 70 mit mehreren, über den Umfang verteilt angeordneten, axial nach unten gerichteten und radial nach innen federnden Rastnasen 75 versehen, die im montierten Zustand in entsprechende, in dem Bodenrand 74 der Hülse 70 angeordnete Rastöffnungen 76 des Unterteils 26 eingreifen. Die Abdichtung des Innenraums 16 wird bei dieser Ausführung durch einen O-Ring 40 bewirkt, der in eine im Kontaktbereich zu dem Randboden 72 der Hülse 70 an der Unterseite 35 des Oberteils 25 angeordnete innere Axialnut 57 eingelegt ist.
In der ähnlichen Variante der Luftfeder 1.14 nach 16 weist das Oberteil 25 axial nach unten ragende zylindrische Erhebungen 77 und die das Unterteil 26 bildende Hülse 70 in ihrem Zentralboden 73 zugeordnete Öffnungen 78 auf, durch welche die Erhebungen 77 im montierten Zustand nach unten überstehend hindurchragen, und über welche die Erhebungen 77 mittels Vibrationsschweißung die Öffnungen 78 radial überragend pilzartig breitgebördelt sind.
Zur Verbindung der Anschlussbohrung 14 mit dem Druckraum 16 ist die Hülse 70 an ihrem Bodenrand 74 angrenzend zu der Anschlussbohrung 14 mit einer Durchgangsbohrung 79 versehen. Die Abdichtung des Innenraums 16 erfolgt auch bei dieser Ausführung durch einen O-Ring 40, der in eine von dem Oberteil 25 und dem Unterteil 26 eingeschlossene ringförmige Ecke 80 eingelegt ist, die sich durch eine Abflachung 81 der Innenkontur des Oberteils 25 im Bereich der Eckkante 82 zwischen dem Randboden 72 und dem Bodenrand 74 der Hülse 70 ergibt.

1.1: Luftfeder
1.1': Luftfeder
1.2: Luftfeder
1.2': Luftfeder
1.3: Luftfeder
1.4: Luftfeder
1.5: Luftfeder
1.6: Luftfeder
1.7: Luftfeder
1.8: Luftfeder
1.9: Luftfeder
1.10: Luftfeder
1.11: Luftfeder
1.12: Luftfeder
1.13: Luftfeder
1.14: Luftfeder
2: Federbalg
3: Rollbalg
4: Klemmwulst
5: Rollschlaufe
6: Federdeckel
6': Federdeckel
7: unterer Rand
8: Klemmschaft
9: Klemmkontur
10: Abrollschaft
11: Abrollkontur
12: Oberseite
13: Lagerteller
14: Anschlussbohrung
15: Klemmring
16: Druckraum
17: Hinterschneidung
18: Verstärkungshülse
19: Innenseite
20: axialer Anschlag
21: radialer Absatz
22: untere Rand
23: Unterkante
24: Bördelsteg
25: Oberteil
26: Unterteil
27: obere Rand
28: äußerer Radialsteg
29: Unterkante
30: axialer Ringsteg
31: offene Ringnut
32: Oberseite
33: axialer Ringsteg
34: axiale Ringnut
35: Unterseite
36: Außenseite
37: radialer Ringsteg
38: oberer Bereich
39: Bördelsteg
40: O-Ring
41: äußere Radialnut
42: Innenseite
43: untere Erweiterung
44: Lasche
45: Rastöffnung
46: Rastnase
47: ringförmige Ecke
48: Hülse
49: oberer Rand
50: radiale Ringnut
51: offene Ringnut
52: Hülse
53: Boden
54: Öffnung
55: Rasthaken
56: Innenrand
57: innere Axialnut
58: Hülse
59: Boden
60: Öffnung
61: Innenrand
62: Bördelsteg
63: ringförmige Ecke
64: Eckkante
65: axialer Führungssteg
66: Randbereich
67: Ringnut
68: Hülse
69: oberer Rand
70: Hülse
71: Boden
72: Randboden
73: Zentralboden
74: innerer Bodenrand
75: Rastnase
76: Rastöffnung
77: Erhebung
78: Öffnung
79: Durchgangsbohrung
80: ringförmige Ecke
81: Abflachung
82: Eckkante

Claims

Luftfeder eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Rollbalg ausgebildeten Federbalg, der an seinem oberen Rand einen oberen Klemmwulst und an diesen angrenzend eine nach oben gerichtete obere Rollschlaufe aufweist, und mit einem topfförmigen, nach unten offenen oberen Federdeckel, der an seinem unteren Rand einen Klemmschaft mit einer äußeren Klemmkontur, an diesen oben angrenzend einen Abrollschaft mit einer äußeren Abrollkontur, an seiner Oberseite einen Lagerteller, und seitlich an dem Lagerteller eine Anschlussbohrung zum Anschluss einer Druckluftleitung aufweist, wobei der Luftbalg mit seinem oberen Klemmwulst auf den Klemmschaft aufgeschoben und mittels eines außen aufgebrachten Klemmrings gasdicht mit dem oberen Federdeckel verbunden ist und beim Ein- und Ausfedern mit der Rollschlaufe auf der Abrollkontur des Abrollschaftes abrollbar ist, wobei der obere Federdeckel (6) weitgehend als einteiliges Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist und im Bereich des Klemmschaftes (8) mit einer zylindrischen Verstärkungshülse (18) aus Metall versehen ist.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (8) von dem Kunststoffmaterial des oberen Federdeckels (6) umspritzt ist.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkungshülse (18) auf der Innenseite (19) des Klemmschaftes (8) axial eingepresst oder eingelegt ist.
Luftfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Federdeckel (6) auf der Innenseite (19) im Übergangsbereich von dem Klemmschaft (8) zu dem Abrollschaft (10) als axialen Anschlag (20) für die Verstärkungshülse (18) einen radialen Absatz (21) aufweist.
Luftfeder nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterkante (22) des oberen Federdeckels (6) zur Fixierung der Verstärkungshülse (18) mittels Vibrationsschweißung mit der Bildung eines die Unterkante (23) der Verstärkungshülse (18) radial überragenden Bördelsteges (24) breitgebördelt ist.
Luftfeder eines Kraftfahrzeugs, mit einem als Rollbalg ausgebildeten Federbalg, der an seinem oberen Rand einen Klemmwulst und an diesen angrenzend eine nach oben ausgebuchtete Rollschlaufe aufweist, und mit einem topfförmigen, nach unten offenen oberen Federdeckel, der an seinem unteren Rand einen Klemmschaft mit einer äußeren Klemmkontur, an diesen oben angrenzend einen Rollschaft mit einer äußeren Rollkontur, an seiner Oberseite einen Lagerteller, und seitlich an dem Lagerteller eine Anschlussbohrung zum Anschluss einer Druckluftleitung aufweist, wobei der Luftbalg mit seinem Klemmwulst auf den Klemmschaft des Federdeckels aufgeschoben und mittels eines außen angeordneten Klemmrings gasdicht mit dem Federdeckel verbunden ist und beim Ein- und Ausfedern mit der Rollschlaufe auf der Abrollkontur des Abrollschaftes abrollbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Federdeckel (6) zweiteilig mit einem den Lagerteller (13) umfassenden Oberteil (25) und mit einem den Klemmschaft (8) umfassenden Unterteil (26) ausgebildet ist, und dass das Oberteil (25) und das Unterteil (26) fest miteinander verbunden sind und eine Abdichtung des von dem Federdeckel (6) und dem Federbalg (2) eingeschlossenen Druckraums (16) aufweisen.
Luftfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) und das Unterteil (26) jeweils als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial hergestellt sind.
Luftfeder nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) als Spritzgussteil aus einem Kunststoffmaterial und das Unterteil (26) als Blechpress- und Blechstanzteil aus Metall hergestellt ist.
Luftfeder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (26) als eine beidseitig offene zylindrische Hülse (48, 68) ausgebildet ist.
Luftfeder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (26) als eine nach unten offene topfzylindrische Hülse (52, 58, 70) mit einem oberen Boden (53, 59, 71) ausgebildet ist.
Luftfeder nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Boden (53, 59) des Unterteils eine zentrale Öffnung (54, 60) aufweist.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 7 oder 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) und das Unterteil (26) gasdicht miteinander verschweißt sind.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 7 oder 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) und das Unterteil (26) gasdicht miteinander verklebt sind.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 7 oder 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (26) im Bereich des Klemmschaftes (8) mit einer zylindrischen Verstärkungshülse (18) aus Metall nach einem der Ansprüche 2 bis 5 versehen ist.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) und das Unterteil (26) form- und / oder kraftschlüssig miteinander verbunden sind, und dass der Druckraum (16) mittels eines zwischen dem Oberteil (25) und dem Unterteil (26) angeordneten Dichtungselementes abgedichtet ist.
Luftfeder nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtungselement bevorzugt als O-Ring (40) ausgebildet ist, und dass der O-Ring (40) in eine in dem Oberteil (25) oder dem Unterteil (26) im Kontaktbereich mit dem jeweils anderen Bauteil (26, 25) angeordnete Ringnut (41, 51, 57, 67) oder in eine von dem Oberteil (25) und dem Unterteil (26) eingeschlossene ringförmige Ecke (47, 63, 79) eingelegt ist.
Luftfeder nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) und das Unterteil (26) mittels an dem einen Bauteil (26, 25) angeordneter Rastnasen (46, 55, 75) und an dem anderen Bauteil (25, 26) angeordneter Rastvertiefungen oder Rastöffnungen (45, 54, 76) miteinander verrastet sind.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (25) axial nach unten ragende Erhebungen (77) und das Unterteil (26) zugeordnete Öffnungen (78) aufweist, durch welche die Erhebungen (77) im montierten Zustand nach unten überstehend hindurchragen, und über welche die Erhebungen (77) mittels Vibrationsschweißung die Öffnungen (78) radial überragend breitgebördelt sind.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Oberteils (25) mit dem Unterteil (26) durch eine Umbördelung eines Ringstegs (37) des einen Bauteils (25) durch das andere Bauteil (26) gebildet ist.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung des Oberteils (25) mit dem Unterteil (26) durch eine weitgehend umlaufende Verrastung in Form eines Eingriffs eines radialen Ringsteges (49) des einen Bauteils (26) in eine radiale Ringnut (50) des anderen Bauteils (25) gebildet ist.