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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolben für eine Fahrzeug-Luftfeder, bestehend aus einem kappenartigen, mit einem elastischen Federbalg zu verbindenden Kolbenkörper mit einem Druckmittelanschluss. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung einen Anschlussstecker zum Einstecken in eine Aufnahmeöffnung des Kolbens.
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Ein solcher Kolben wird bei einem Fahrzeug-Luftfederbein einerseits zur mechanischen Befestigung einer Seite des Federbeins und andererseits zur druckdichten Verbindung mit dem elastischen Federbalg (insbesondere Rollbalg) der Luftfeder eingesetzt. Zur Einstellung des Druckes innerhalb der Luftfeder weist der Kolben einen Druckmittelanschluss auf. Hierzu sind verschiedenartige Ausführungen bekannt, wobei in aller Regel bestimmte Übergangselemente, wie Einschraubstücke, Einpresspatronen oder dergleichen, in Kolbenöffnungen eingesetzt werden. Die Übergangselemente bilden zusammen mit einem Anschlussstecker eine Steckverbindung. Diese Lösungen führen wegen der Übergangselemente zu einem recht hohen Herstellungs- und Montageaufwand. Außerdem treten in der Praxis häufig auch Undichtigkeiten insbesondere im Verbindungsbereich zwischen dem Kolben und dem jeweiligen Übergangselement auf.
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Ein Kolben der eingangs genannten Art ist auf der
US 4715107 A bekannt. Bei der Montage des Kolbens wird in eine Öffnung des Kolbenkörpers eine zweiteilige Kupplung eingesteckt, die aus einem Muffenteil und einem Anschlussstück besteht. Zur Montage der Kupplung in dem Kolben wird zunächst das Anschlussstück in das Muffenteil eingesetzt und im Anschluss das Muffenteil zusammen mit dem Anschlussstück in die Öffnung des Kolbenkörpers eingeschoben. Das Muffenteil weist eine umfangsgemäß ausgebildete hakenartige Rippe auf, über welche das Muffenteil in der Öffnung gehalten ist. Eine derartige Art der Halterung ist nur bedingt für Wartungsarbeiten mit einem Austausch des Anschlussstücks geeignet.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen Federbein-Kolben der genannten Art zu schaffen, bei dem der Herstellungs- und Montageaufwand reduziert und eine verbesserte Dichtigkeit gewährleistet ist.
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Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale des Anspruchs 1 sowie durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 16 erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
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Erfindungsgemäß sind demnach der Kolbenkörper als einstückiges Formteil und der Druckmittelanschluss von mindestens einer zum direkten Einstecken eines Anschlusssteckers konzipierten Aufnahmeöffnung des Formteils gebildet. Dabei weist die/jede Aufnahmeöffnung einen Dichtabschnitt mit einer zylindrischen Innenfläche zur direkten Anlage einer Umfangsdichtung des Anschlusssteckers und einen Halteabschnitt mit einem Verriegelungselement zum lösbaren Verriegeln des eingesteckten Anschlusssteckers auf. Der Kolbenkörper kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung als einstückiges Formteil auf einfache und wirtschaftliche Weise in einem Spritzverfahren hergestellt werden. Dabei kann die/jede Aufnahmeöffnung unmittelbar eingeformt werden. Es sind keine zusätzlichen Bearbeitungen und/oder Übergangselemente erforderlich, sondern der Anschlussstecker kann unmittelbar in die jeweilige Aufnahmeöffnung eingesteckt werden, wobei auch die Mittel zur lösbaren Verriegelung in dem Kolbenkörper integriert sind. Die Umfangsdichtung des Anschlusssteckers dichtet direkt den Ringspalt zwischen dem Stecker und der Aufnahmeöffnung ab, was zu einer optimalen Dichtwirkung führt.
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In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Kolbenkörper mindestens zwei Aufnahmeöffnungen für je einen Anschlussstecker auf, wobei die Aufnahmeöffnungen mit zueinander parallelen Öffnungsachsen benachbart nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist den Aufnahmeöffnungen vorteilhafterweise ein einzelnes, gemeinsames Mehrfach-Verriegelungselement zum lösbaren Verriegeln jedes der eingesteckten Anschlussstecker zugeordnet.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin ein direkt in die Aufnahmeöffnung des Kolbens einsteckbarer Anschlussstecker vorgesehen, aufweisend einen in den Dichtabschnitt der Aufnahmeöffnung einsteckbaren und eine Umfangsdichtung aufweisenden Steckerschaft und einen sich anschließenden, mit dem Verriegelungselement zusammenwirkenden Halteabschnitt. Ein derartiger Anschlussstecker ist leicht in einen erfindungsgemäßen Kolben einsetzbar und über das Mehrfach-Verriegelungselement im eingesteckten Zustand immer wieder verriegelbar, so dass auch nach einen Wiedereinstecken im Zuge von Wartungsarbeiten eine gasdichte Verbindung zwischen dem Kolben und dem Anschlussstecker gewährleistet ist.
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Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in der anschließenden Beschreibung noch genauer erläutert.
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Anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten, bevorzugten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:
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1 eine Teil-Perspektivansicht eines erfindungsgemäßen Federbein-Kolbens,
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2 eine verkleinerte Seitenansicht des Kolbens gemäß 1,
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3 eine Teil-Draufsicht in Pfeilrichtung III gemäß 2,
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4 einen Schnitt in der Ebene IV-IV gemäß 3,
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5 eine vergrößerte Schnittansicht gemäß der Schnittebene V-V in 4,
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6 einen verkleinerten Querschnitt in der Ebene VI-VI gemäß 5,
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7 eine perspektivische, teilweise aufgeschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kolbens,
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8 eine Ansicht eines Verriegelungselementes in einer bevorzugten Ausgestaltung und
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9 eine gesonderte, halb-axial geschnittene Seitenansicht eines Anschlusssteckers.
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Ein erfindungsgemäßer Kolben 1 besteht aus einem kappenartigen Kolbenkörper 2 mit einem Boden 2a und einer Umfangswandung 2b. Ein freier, dem Boden 2a gegenüberliegender Randbereich der Umfangswandung 2b bildet einen nicht dargestellten Verbindungsabschnitt zum druckdichten Befestigen eines ebenfalls nicht dargestellten elastischen Federbalges bzw. Rollbalges. Der Federbalg ist z. B. nach Art eines Schlauchanschlusses auf den Verbindungsabschnitt aufsteckbar und mittels einer Schlauchschelle befestigbar. Weiterhin weist der Kolbenkörper 2 einen Druckmittelanschluss 6 auf.
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Erfindungsgemäß ist der Kolbenkörper 2 als einstückiges, monolithisches Formteil ausgebildet. Der Druckmittelanschluss 6 besteht aus mindestens einer Aufnahmeöffnung 8 des Formteils. Wie dargestellt sind aber bevorzugt (mindestens) zwei insbesondere gleichartige Aufnahmeöffnungen 8 vorhanden, die mit zueinander parallelen Öffnungsachsen 10 benachbart nebeneinander angeordnet sind, und zwar im Übergangsbereich zwischen dem Boden 2a und der Umfangswandung 2b. Die Öffnungsachsen 10 verlaufen etwa parallel zum Boden 2a. Die/jede Aufnahmeöffnung 8 mündet frei nach innen in den Innenraum des Kolbenkörpers 2. In jede Aufnahmeöffnung 8 kann ein Anschlussstecker 12 (nur in 7 sowie gesondert in 9 dargestellt) direkt eingesteckt werden. Dazu weist jede Aufnahmeöffnung 8 einen Dichtabschnitt mit einer bevorzugt zylindrischen oder eventuell leicht konischen Innenfläche 14 zur Auflage einer Umfangsdichtung 16 des Anschlusssteckers 12 (siehe 7 und 9) und einen Halteabschnitt mit einem Verriegelungselement 18 zum lösbaren Verriegeln des eingesteckten Anschlusssteckers 12 auf (siehe hierzu insbesondere 7). Der Halteabschnitt mit dem Verriegelungselement 18 ist der Einsteckseite des Dichtabschnittes vorgeordnet.
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In der bevorzugten Ausführungsform ist das Verriegelungselement 18 als Mehrfach-Verriegelungselement ausgebildet und so gelagert, dass es allen Aufnahmeöffnungen 8 zum lösbaren Verriegeln jedes der zugehörigen Anschlussstecker 12 zugeordnet ist. Dabei ist es wesentlich, dass das Mehrfach-Verriegelungselement 18 derart ausgebildet und gelagert ist, dass es im Bereich jeder Aufnahmeöffnung 8 im Wesentlichen gleichartige Funktionseigenschaften zum Verriegeln des jeweiligen Anschlusssteckers 12 besitzt. Weiterhin ist es wesentlich, dass das Verriegelungselement 18 derart ausgebildet und im Bereich der Aufnahmeöffnungen 8 gelagert ist, dass jeder Anschlussstecker 12 unabhängig von der Verriegelung eines ggf. zuvor gesteckten Anschlusssteckers 12 steckbar und verriegelbar ist. Dies bedeutet, dass beim Stecken eines zweiten Anschlusssteckers 12 gewährleistet ist, dass der zuvor gesteckte erste Anschlussstecker verriegelt bleibt und nicht etwa durch den Steckvorgang des zweiten Anschlusssteckers gelöst wird. Für ein gewolltes Lösen aller Anschlussstecker 12 gemeinsam ist das Verriegelungselement 18 auf einfache Weise demontierbar.
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Hierzu ist in der dargestellten Ausführung vorgesehen, dass die Halteabschnitte der Aufnahmeöffnungen 8 eine quer zu den Öffnungsachsen 10 ineinander übergehende Schlitzöffnung 20 zur Aufnahme des Verriegelungselementes 18 bilden. Dabei ist das Verriegelungselement 18 als einteilige, im Wesentlichen U-förmige Federklammer 22 ausgebildet (siehe insbesondere die gesonderte Darstellung in 8). Diese Federklammer 22 weist zwei federelastische Verriegelungsschenkel 24 auf, die über einen Verbindungsabschnitt 26 verbunden sind. Die Verriegelungsschenkel 24 sind derart lang ausgebildet, dass sie sich über die Bereiche aller (beider) Aufnahmeöffnungen 8 erstrecken und dabei mit etwa geradlinigen Teilabschnitten 24a jeweils sekantenartig zu einem Stecker-Einführquerschnitt (siehe in 5 die mit 27 bezeichneten Kreise, die etwa dem Außendurchmesser einer Raststufe 30 des Anschlusssteckers 12 entsprechen) der jeweiligen Aufnahmeöffnung 8 angeordnet sind. Die Federklammer 22 kann auf einfache Weise montiert und demontiert werden, indem sie in die Schlitzöffnung 20 eingeschoben bzw. herausgezogen wird. Dabei ist es vorteilhaft, das Verriegelungselement 18 bzw. die Federklammer 22 insbesondere kraftformschlüssig (rastend) gegen ungewolltes Lösen bzw. Herausnehmen aus der Schlitzöffnung 20 zu fixieren. In der eingesetzten Lage des Verriegelungselementes 18 sind die Verriegelungsschenkel 24 jeweils über eine sich konisch erweiternde Schrägfläche 28 des jeweiligen Anschlusssteckers 12 spreizbar, bis sie eine angrenzende Raststufe 30 des Anschlusssteckers 12 rastend hintergreifen. Hierzu wird insbesondere auf 7 und 9 hingewiesen, woraus sich auch ergibt, dass die Raststufe 30 bevorzugt durch eine Ringnut 31 gebildet ist, in die das Verriegelungselement 18 mit den Verriegelungsschenkeln 24 in der gesteckten Position eingreift.
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Wie sich weiter insbesondere aus 5 ergibt, ist die Federklammer 22 über je zwei konvex nach außen gebogene Anlageabschnitte 32 (siehe hierzu auch 8) einerseits auf der Seite des Verbindungsabschnittes 26 und andererseits an den freien Enden der Verriegelungsschenkel 24 innerhalb der Schlitzöffnung 20 jeweils zu beiden Seiten einer mittig zwischen den Verriegelungsschenkeln 24 verlaufenden Symmetrieachse 33 nach außen hin abgestützt. Weiterhin sind innerhalb der Schlitzöffnung 20 jeweils im symmetrisch zwischen den Aufnahmeöffnungen 8 liegenden Bereich Stützelemente 34 für die Verriegelungsschenkel 24 der Federklammer 22 vorgesehen, und zwar im inneren, einander zugewandten Bereich der Verriegelungsschenkel 24. Im Anlagebereich der Stützelemente 34 weisen die Verriegelungsschenkel 24 gemäß 8 jeweils einen leicht nach außen gebogenen Rastabschnitt 36 auf. Diese Rastabschnitte 36 bewirken gemeinsam mit den Stützelementen 34 eine rastende Fixierung der Federklammer 22 innerhalb der Schlitzöffnung 20 (siehe insbesondere 5).
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Es ist vorteilhaft, das Verriegelungselement 18 so zu formen, dass in einem entspannten Zustand vor dem Einbringen in die Schlitzöffnung 20 (siehe 8) die Verriegelungsschenkel 24 in Richtung ihrer freien Enden leicht divergieren, so dass die Teilabschnitte 24a nicht parallel ausgerichtet sind. Erst im eingesetzten Zustand werden die Verriegelungsschenkel 24 so elastisch aufeinanderzu verformt, dass dann die geraden Teilabschnitte 24a idealerweise parallel zueinander angeordnet sind (vgl. 5).
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Gemäß 5 ergibt sich durch die beschriebene, bevorzugte Ausgestaltung eine Symmetrie der Verriegelungsschenkel 24 einerseits bezüglich der Längs-Symmetrieachse 33, und andererseits sind die Verriegelungsschenkel 24 auch in jeweils zwei Abschnitte unterteilt, die symmetrisch zu einer von den Stützelementen 34 bzw. den Rastabschnitten 36 definierten Quer-Symmetrieachse 37 (siehe 8) ausgebildet sind. Die Verriegelungsschenkel 24 können jeweils über ihre ganze Länge hinweg zwischen den Anlageabschnitten 32 federelastisch nach außen verformt werden, wobei sie sich mit den Rastabschnitten 36 von den Stützelementen 34 abheben. Durch die relativ große, zur federnden Verformung zur Verfügung stehende Länge wird eine vorteilhaft geringe Federkraft erreicht, die auch zu einer geringen Steckkraft beim Einstecken des jeweiligen Steckers 12 führt. Ausserdem wird die Federklammer 22 über die Anlageabschnitte 32 optimal symmetrisch zu den Aufnahmeöffnungen 8 positioniert.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Kolbenkörper 2 einstückig als Kunststoff-Spritzgussteil ausgebildet, und zwar insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoffmaterial. Vorzugsweise handelt es sich um ein Polyamid, wie PA 6.6 GF30. Alternativ kann der Kolbenkörper 2 aber auch aus Metall, vorzugsweise als Druckgussteil, ausgebildet sein. Vorzugsweise werden dabei die Aufnahmeöffnungen 8 mit den Dichtabschnitten und bevorzugt auch mit den Halteabschnitten unmittelbar formtechnisch gebildet, d. h. eingeformt. Es ist aber auch möglich, die Halteabschnitte bzw. die Schlitzöffnung 20 durch ein gesondertes, z. B. anzuklipsendes Formteil zu bilden. Bei dem einstückigen Formteil ist vorteilhafterweise eine die jeweilige Aufnahmeöffnung 8 und insbesondere deren Dichtabschnitt mit der Innenfläche 14 umschließende Wandung über den gesamten Öffnungsumfang im Wesentlichen mit gleicher Dicke ausgebildet. Um dies zu erreichen, weist bei der dargestellten Ausführung der Boden 2a auf seiner Außenseite im radial neben/über der/jeder Aufnahmeöffnung 8 liegenden Bereich eine entsprechend geformte Vertiefung 38 auf (siehe 1, 3 und insbesondere 7). Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung werden über den Öffnungsumfang hinweg ungleiche Materialanhäufungen vermieden, die durch Materialschrumpfung beim Abkühlen nach dem Formvorgang eine Verformung der Aufnahmeöffnung 8 abweichend von dem gewünschten kreisförmigen Querschnitt zur Folge haben könnten. Vielmehr werden durch die beschriebene Ausgestaltung exakte zylindrische (oder konische) Öffnungen mit genau kreisförmigem Querschnitt erreicht, was in der Folge im Zusammenwirken mit der Umfangsdichtung 16 des Anschlusssteckers 12 eine optimale Dichtwirkung gewährleistet.
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Die Federklammer 22 besteht bei der bevorzugten Ausführung aus einem gebogenen Federstahldraht insbesondere mit kreisförmigem Drahtquerschnitt.
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Die Erfindung bezieht sich auch auf die Ausgestaltung des Anschlusssteckers 12, der gemäß 7 und 9 aus einem die Umfangsdichtung 16 aufweisenden, zylindrischen oder leicht konischen Steckerschaft 40 und einem sich in axialer Richtung anschließenden Halteabschnitt 42 besteht. Der Steckerschaft 40 ist in den Dichtabschnitt, d. h. in die Innenfläche 14 der jeweiligen Aufnahmeöffnung 8 dichtend einsteckbar. Der Halteabschnitt 42 weist die mit dem Verriegelungselement 18 zusammenwirkende, vorzugsweise von einer radialen Flankenfläche der Ringnut 31 gebildete Raststufe 30 auf. Der Halteabschnitt 42 weist zudem die sich ausgehend von dem Steckerschaft 40 konisch erweiternde Schrägfläche 28 auf. Über die Schrägfläche 28 werden beim Steckvorgang die Verriegelungsschenkel 24 der Federklammer 22 federelastisch gespreizt, die dann die Raststufe 30 rastend formschlüssig hintergreifen.
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Jeder Anschlussstecker 12 ist gemäß 7 mit einer Druckmittelleitung 44 verbindbar, wozu sich gemäß 9 an den Halteabschnitt 42 ein Leitungsanschluss 45 insbesondere in Form eines Anschlussdorns zum Aufstecken der Leitung 44 anschließt.
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Jeder Anschlussstecker 12 ist bevorzugt einstückig aus Metall, insbesondere Messing, oder aber aus Kunststoff hergestellt.
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Im Übergang zwischen dem Leitungsanschluss 45 und dem Halteabschnitt 42 weist jeder Anschlussstecker 12 eine radiale Stirnringfläche 46 auf. In bevorzugter Ausgestaltung ist dabei eine Anpassung an den Bereich des Druckmittelanschlusses 6 des Kolbenkörpers 2 derart vorgesehen, dass in der korrekt gesteckten und verriegelten Steckposition des Steckers 12 die Stirnringfläche 46 bündig in einer Ebene mit der angrenzenden Außenfläche 48 des Kolbenkörpers 2 liegt (7). Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache visuelle und/oder haptische Einsteckkontrolle, ob der Stecker auch wirklich korrekt bis in seine sicher verriegelte Position eingesteckt wurde.
