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Die Erfindung betrifft eine Luftfeder gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs und ein Verfahren zur Herstellung einer Luftfeder gemäß dem Oberbegriff des nebengeordneten Verfahrensanspruchs.
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Luftfedern oder Luftfederbeine, die zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs eingespannt werden und einen Rollbalg aufweisen, welcher wiederum zwischen einem Deckel und einem Abrollkolben befestigt ist, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck und der Rollbalg rollt bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenfläche des konzentrischen Abrollkolbens ab. Zur Ausdehnungsbegrenzung wird der Rollbalg von einer hülsenförmigen Außenführung umschlossen.
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Beispielshaft ist aus der
DE 10 2010 036 365 A1 eine Luftfeder bekannt, deren Außenführung mittels einem in den Rollbalg eingelegten Metallring am Rollbalg befestigt wird. Die Außenführung wird durch Durchmesserreduktion indirekt gegen den Metallring gepresst. Nachteilig bei dieser Befestigungsart ist, dass der Metallring zunächst in den Rollbalg eingebracht werden muss und der Balg durch das Aufpressen der Außenführung gequetscht wird. In der Regel ist der Durchmesser des Metallrings größer als der Balgdurchmesser, sodass der Ring nicht so einfach in den Balg eingelegt werden kann. Wie ein im Durchmesser größerer Ring in den Balg eingebracht wird, ist bspw. aus der
DE 10 2006 052 314 A1 bekannt.
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Eine andere Art der Befestigung einer Außenführung ist aus der
DE 10 2012 000 120 A1 bekannt. In dem Ausführungsbeispiel der
5 wird bspw. ein Stützelement außenseitig an den Rollbalg mittels Vulkanisation angebracht, wobei die Außenführung direkt mit dem Stützelement kraftschlüssig verbunden wird. Zusätzlich wird die Außenführung derart mit nach Innen gerichteten Wölbungen verformt, sodass diese Wölbungen das Stützelement umfassen, wodurch ein Formschluss vorliegt und die Außenführung fest am Stützmittel gehalten wird.
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Im Stand der Technik wird die Außenführung stets mittels einer Klemmmaschine gegen einen Stützring verpresst, egal ob sich dieser innenseitig oder außenseitig am Balg befindet. Durch das Verpressen wird die Außenführung gestaucht, was sich nachteilig deren Festigkeit auswirkt und auch zu einer Beschädigungen des Balgs führen kann.
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Daher ist es Aufgabe der Erfindung die Nachteile des Stands der Technik zu überwinden und eine vereinfachte Befestigung einer Außenführung an einen Rollbalg einer Luftfeder bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe ist es, ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Luftfeder mit einer Außenführung zur Verfügung zu stellen.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend einen elastomeren Rollbalg, welcher druckdicht zwischen zwei Anschlussteilen der Luftfeder befestigt ist, wodurch ein mit Druckluft befüllter volumenelastischer Druckraum begrenzt ist und der Rollbalg unter Ausbildung einer Rollfalte an einem der Anschlussteile abrollt, wobei der Rollbalg zumindest bereichsweise von einer Außenführung umschlossen ist, wobei die Außenführung mittels einem außenseitig an dem Rollbalg vorgesehenen Befestigungsmittel gehalten wird, wobei das Befestigungsmittel eine Anzahl an Rastmittel umfasst und die Außenführung eine gleiche Anzahl an Ausnehmungen umfasst, wobei ein Rastmittel mit einer zugehörigen Ausnehmung formschlüssig verbunden ist.
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In vorteilhafter Weise wird eine Luftfeder bereitgestellt, deren Außenführung nicht mehr über einen Innenspannring, sondern über ein äußeres Befestigungsmittel am Rollbalg gehalten wird. Hierfür wird ein Befestigungsmittel an einer vorbestimmen Stelle außen an dem Rollbalg angebracht. Das Befestigungsmittel umfasst den Rollbalg in Umfangrichtung. Zur Fixierung der Außenführung sind an dem Befestigungsmittel eine Anzahl an Rastmittel vorgesehen. Es kann lediglich nur ein oder mehrere Rastmittel vorgesehen werden. Die Anzahl der Rastmittel ist nach Anwendungsfall zu wählen. Zugleich werden eine Anzahl an Ausnehmungen an der Außenführung vorgesehen. Auch hier kann lediglich eine oder mehrere Ausnehmungen vorgesehen werden. Es sollte eine gleiche Anzahl an Rastmitteln und Ausnehmungen gewählt werden, sodass zu jedem Rastmittel eine Ausnehmung gehört bzw. zugewiesen ist.
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Als Rastmittel sind solche Mittel zu verstehen, welche ein Einrasten oder Aufstecken der Außenführung auf das Befestigungsmittel ermöglichen, wodurch die Außenführung in Position an der Außenseite des Rollbalgs gehalten wird. Als Ausnehmungen sind solche Mittel zu verstehen, welche eine Aufnahme der Rastmittel ermöglichen. Ausnehmungen können in das Material der Außenführung eingebrachte Löcher oder Schlitze sein, oder auch Aussparungen, welche an vorteilhaften Stellen vorgesehen werden.
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Bevorzugt ist das Rastmittel in die zugehörige Ausnehmung durchgesteckt oder greift in diese ein. Es bietet sich an, dass sich das Rastmittel vorzugweise radial nach außen erstreckt. Auf diese Weise kann sich die Außenführung an dem Befestigungsmittel abstützen und wird axial von diesem getragen. So ist sichergestellt, dass die Außenführung nicht nach unten fällt.
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Bevorzugt umfasst jeweils ein Rastmittel eine erste und eine zweite Lippe, wobei zwischen den Lippen ein Freiraum vorgesehen ist, sodass eine Schnapp-Passung zwischen dem Befestigungsmittel und der Außenführung vorliegt. Diese Art von Rastmittel ermöglicht ein einfaches Durchstecken eines Rastmittels in eine Ausnehmung. Es sind auch andere Formen als Rastmittel denkbar, solange diese einen Formschluss mit einer Ausnehmung der Außenführung bewirken, bspw. im Querschnitt T-förmige Rastprofile. Die Lippen haben den Vorteil, dass sich diese aufgrund des Freiraums elastisch verformen können und nach dem Durchstecken in ihre ursprüngliche Position zurückspringen, sodass ein Formschluss zwischen einer Ausnehmung und einem Rastmittel geschaffen wurde. Besonders bevorzugt sind die Lippen sägezahnartig geformt. Mit einer sägezahnähnlichen Form weisen die Lippen eine Rückenfläche auf, welche mit der Außenführung in flächenkontakt steht. Zudem ruht die Außenführung selbst der Stelle des Befestigungsmittels, an welcher die zwei Lippen zusammenlaufen.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Befestigungsmittel einen Tragring, wobei die Rastmittel voneinander beabstandet in Umfangsrichtung an dem Tragring angeordnet sind. Das Befestigungsmittel ist ringartig ausgebildet und weist als Basisteil einen Tragring auf. Der Tragring ist mit dem Rollbalg verbunden. Als Basisteil sind an ihm die Rastmittel angeordnet. Werden nur vereinzelte Rastmittel zur Fixierung der Außenführung verwendet, sind diese gleichmäßig in Umfangsrichtung am Tragring verteilt angeordnet.
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Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Befestigungsmittel aus einem elastisch verformbaren Kunststoff gefertigt. Vorzugsweise besteht das Befestigungsmittel aus einem härteren elastisch verformbaren Kunststoff als der elastomere Rollbalg. Es kann bspw. aus Gummi sein. Wichtig ist, dass das Befestigungsmittel eine gewisse Elastizität aufweist, damit es sich zusammen mit dem Rollbalg radial ausdehnen kann, wenn der Rollbalg aufgebläht wird. Die Außenführung ist vorzugweise aus einem Kunststoff oder einem Metall gefertigt.
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Zur Befestigung des Befestigungsmittels ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass dieses an den Rollbalg anvulkanisiert oder geklebt ist. Wenn der Rollbalg und das Befestigungsmittel unvulkanisiert vorliegen, können die beiden Teile in einem Schritt zusammen vulkanisiert werden. Wenn bereits beide Teile vulkanisiert sind, können diese auch durch Adhäsion miteinander verbunden werden.
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Ein weiter Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer Luftfeder für ein Kraftfahrzeug, welches zumindest die folgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellen eines drucklosen oder unvulkanisierten Balgs,
- - Bereitstellen eines Befestigungsmittels mit einer Anzahl an Rastmitteln,
- - Bereitstellen einer Außenführung mit einer gleichen Anzahl an Ausnehmungen,
- - Befestigen des Befestigungsmittels an den Balg,
- - Aufschieben der Außenführung über den Balg, sodass eine Ausnehmung deckungsgleich zu einem zugeordnetem Rastmittel ausgerichtet ist,
- - formschlüssige Verbindung des Rastmittels mit der Ausnehmung.
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Dieses Verfahren hat den großen Vorteil, dass auf eine Klemmmaschine, welche die Außenführung deformiert, verzichtet werden kann. Es muss kein Innenspannring umständlich von Innen in den Balg eingebracht und in Position gehalten werden. Es muss keine Außenführung in ihrem Durchmesser reduziert werden. Dadurch wird der Balg nicht mehr gequetscht. Die Montage einer Außenführung wird durch dieses Verfahren signifikant vereinfacht. Es wird nunmehr mit einfachen Mitteln ein Befestigungsmittel außen mit dem Rollbalg verbunden und anschließend wird die Außenführung formschlüssig mit dem Befestigungsmittel verbunden. Mit diesem Verfahren lässt sich die Position der Außenführung am Rollbalg viel bessern handhaben.
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Vorzugweise gehört zu dem Verfahren ein Durchstecken oder Eingreifen eines Rastmittels in eine Ausnehmung, sodass eine Befestigung von der Außenführung an dem Befestigungsmittel bewirkt wird. Die formschlüssige Verbindung der Außenführung mit dem Befestigungsmittel wird durch ein Durchstecken oder Eingreifen der Rastmittel erzeugt. Im drucklosen Zustand können die Befestigungsmittel mit einfachen Mitteln von Innen heraus in die Ausnehmungen gedrückt werden. Besonders bevorzugt wird die Befestigung von der Außenführung an dem Befestigungsmittel durch eine Schnapp-Passung bewirkt.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht eine Positionierung des Befestigungsmittels über einen vorbestimmten Bereich des Balgs vor, und ein anschließendes Vulkanisieren oder Verkleben des Befestigungsmittels mit dem Balg. Der Balg und das Befestigungsmittel können unvulkanisiert bereitgestellt werden und werden in einem anschließenden Schritt zusammenvulkanisiert. Werden beide Teile vulkanisiert bereitgestellt, werden diese in einem anschließenden Schritt durch Adhäsion miteinander verbunden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das Verfahren das abschließende Befestigen des Balgs mit zumindest zwei Anschlussteilen der Luftfeder, und das Druckbeaufschlagen des Balgs, sodass sich dieser zumindest bereichsweise an die Außenführung anlegt.
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Verwendung findet die Luftfeder in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs. Wird die erfindungsgemäße Luftfeder mit einem integrierten Stoßdämpfer kombiniert, handelt es sich um ein Luftfederbein.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.
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Es zeigen
- 1 eine beispielsgemäße Luftfeder mit einer Außenführung,
- 2 eine Befestigung der Außenführung im Detail,
- 3 einen Balg,
- 4 ein Befestigungsmittel,
- 5 den Balg mit angebrachtem Befestigungsmittel in der Seitenansicht,
- 6 den Balg mit angebrachtem Befestigungsmittel in der Draufsicht,
- 7 die Außenführung mit Ausnehmungen, und
- 8 den Balg mit in die Außenführung eingreifenden Befestigungsmitteln.
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Die 1 zeigt eine beispielsgemäße Luftfeder 1 mit ihren wesentlichen Bauteilen. Als erstes Anschlussteil dient ein Abrollkolben 2 zur Anbindung an die Fahrzeugkarosserie und als zweites Anschlussteil dient ein Deckel 3 zur Anbindung an einen Radträger. Die hier gezeigte Luftfeder 1 befindet sich in der sogenannten „Upside-Down-Lage“. Die Längsachse der Luftfeder 1 ist mit L gekennzeichnet.
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Rollbalg 4 begrenzt mit Abrollkolben 2 und Deckel 3 einen druckdichten, volumenelastischen und mit Druckluft befüllten Druckraum 5. Schlauchförmiger Rollbalg 4 ist mit einem ersten Ende am Abrollkolben 2 und mit einem zweiten Ende am Deckel 3 befestigt. Die Befestigung der Rollbalgenden kann entweder durch Anvulkanisation an die Anschlussteile 2, 3 erfolgen oder die Rollbalgenden werden mit Klemmringen gegen entsprechende Klemmschäfte der Anschlussteile 2, 3 gepresst. Zudem rollt Rollbalg 4 unter Ausbildung einer Rollfalte 6 auf Abrollkolben 2 ab. Am Deckel 3 wird eine weitere Falte 7 ausgebildet. Rollbalg 4 kann mit Festigkeitsträger versehen sehen, welche in Kreuz- und/oder Axialrichtung verlaufen.
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Die in 1 gezeigte Luftfeder 1 befindet sich im druckbefüllten und betriebsfähigen Zustand. So ist Rollbalg 4 zumindest bereichsweise von einer hülsenförmigen Außenführung 8 umschlossen. Außenführung 8 dient als Stützkorsett und begrenzt die seitliche Ausdehnung des Rollbalgs 4. Rollbalg 4 liegt im Wesentlichen mit seiner Außenseite an der Innenseite der Außenführung 8 an, wobei die Rollfalte 6 und die Falte 7 in der Normallage frei liegen. Außenführungen werden vorzugsweise bei dünnwandigen und fadenverstärkten Rollbälgen eingesetzt um den hohen Innendruck im Druckraum 5 entgegenzuwirken.
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Beispielsgemäß ist an der Außenseite des Rollbalgs 4 ein Befestigungsmittel 9 für Außenführung 8 vorgesehen. Mittels Befestigungsmittel 9 wird Außenführung 8 in ortsfester Position am Rollbalg 4 gehalten.
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Die 2 zeigt im Ausschnitt das Detail A der 1, um die spezielle Art des Befestigungsmittel 9 zu veranschaulichen.
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Befestigungsmittel 9 ist aus einem Elastomer, vorzugsweise einem Gummi, hergestellt. Es wird mittels Vulkanisation oder Kleben mit Rollbalg 4 verbunden. Befestigungsmittel 9 umfasst einen Tragring 10 und zumindest ein Rastmittel 11.
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Die Innenseite des Tragrings 10 wird mit Rollbalg 4 verbunden. Weil Befestigungsmittel 9 außenseitig am Rollbalg 4 befestigt ist, sorgt dieses im druckbefüllten Rollbalg 4 für eine Einbuchtung. Rollbalg 4 schmiegt sich dann am Befestigungsmittel 9 vorbei an der Innenseite der Außenführung 8 an.
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Tragring 10 und Rastmittel 11 sind einteilig aus einem Elastomer gefertigt. Es ist aber auch vorstellbar, dass Befestigungsmittel 9 mehrteilig ausgeführt wird, wobei Tragring 10 und Rastmittel 11 aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind und zu dem Befestigungsmittel 9 verbunden werden.
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Damit Außenführung 8 am Rollbalg 4 befestigt und in Position gehalten wird, ist das Rastmittel 11 vorgesehen. Es umfasst eine erste Lippe 12 und eine zweite Lippe 13. Zwischen beiden Lippen 12 und 13 liegt ein Freiraum 14 vor. Lippen 12 und 13 sind sägezahnartig geformt. Sie bestehen aus dem Material des Befestigungsmittel 9. Lippen 12 und 13 sind elastisch verformbar. Rastmittel 11 ist nach radial außen gerichtet. Lippen 12 und 13 laufen an einer gemeinsamen Stelle zum Tragring 10 zusammen.
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Für die Befestigung der Außenführung 8 am Rollbalg 4 ist zudem eine Ausnehmung, ohne Bezugszeichen, vorgesehen. In diese Ausnehmung greift Rastmittel 11 ein. Dies erfolgt mit Lippen 12 und 13. Beim Durchstecken verformen sich die elastischen Lippen 12 und 13 zueinander. Dies wird durch den Freiraum 14 ermöglicht. Wenn Rastmittel 11 vollständig in Ausnehmung durchgesteckt ist, verformen sich Lippen 12 und 13 in ihre ursprüngliche Lage zurück. Hierbei greifen sie in die Außenführung 8 ein. Die Rückenfläche der Lippen 12 und 13 liegt an der Außenseite der Außenführung 8 an. Diese Art des Rastmittels 11 führt zu einer formschlüssigen Verbindung von Außenführung 8 mit dem Befestigungsmittel 9. Im speziellen Fall handelt es sich um eine Schnapp-Passung. Dieser beispielsgemäße Formschluss hat den Vorteil, dass Außenführung 8 zerstörungsfrei vom Rollbalg 4 lösbar ist. Zudem hat diese Befestigungsart der Außenführung 8 den Vorteil, dass Rollbalg 4 nicht mehr durch das sonst übliche plastische Verpressen einer Außenführung nachteilig belastet bzw. gequetscht wird. Auch wird die Außenführung 8 mechanisch nicht belastet, da diese in ihrem Durchmesser nicht reduziert werden muss.
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In der Schnittansicht der 2 ist nur ein Rastmittel 11 und eine Ausnehmung zu erkennen. Da es sich bei dem Rollbalg 4, der Außenführung 8 und dem Befestigungsmittel 9 um rotationssymmetrische Bauteile handelt, sind eine Vielzahl an Rastmitteln 11 und Ausnehmungen möglich.
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Mit den 3 bis 8 soll das Verfahren zur Herstellung der beispielsgemäßen Luftfeder 1 verdeutlicht werden.
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In der 3 ist Balg 4 gezeigt. Balg 4 ist entweder unvulkanisiert oder vulkanisiert. Er befindet sich um drucklosen Zustand. Soll Befestigungsmittel bspw. an Balg 4 anvulkanisiert werden, bietet es sich an dieses ebenfalls unvulkanisiert auszuführen. Der Rohling des Befestigungsmittel wird zunächst an eine Ausbauchung 16 des Balgs 4 angelegt, welcher ebenfalls in Rohlingsform vorliegt. Anschließend werden Befestigungsmittel und Balg 4 vulkanisiert, sodass Befestigungsmittel fest mit Balg 4 verbunden ist. Balg 4 hat dabei seine endgültige Form erhalten.
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Eine andere Möglichkeit ist Befestigungsmittel 9, wie es in der 4 gezeigt ist, mit seinem Tragring 10 und mehreren Rastmitteln 11 zu formen und zu einem elastischen Gummi zu vulkanisieren. In dieser Form ist Befestigungsmittel 9 dazu geeignet mit Balg 4 verklebt zu werden. Der 4 ist zudem ersichtlich, dass Rastmittel 11 nach radial außen gerichtet sind. Rastmittel 11 sind in Umfangsrichtung voneinander beabstandet an Tragring 10 angeordnet. Zur besseren Übersicht ist nur ein Rastmittel mit dem Bezugszeichen 11 versehen worden.
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In der 5 befindet sich Befestigungsmittel 9 in fester Verbindung mit Balg 4. Die Ausbauchung bzw. die Position des Befestigungsmittels 9 am Balg 4 ist je nach Anwendungsfall zu wählen.
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6 zeigt in der Draufsicht Balg 4 mit Befestigungsmittel 9. In dieser Ansicht ist gut zu erkennen, dass die Vielzahl an Rastmitteln 11 nach radial außen gerichtet sind. Zudem ist zu erkennen, dass Rastmittel 11 voneinander beabstandet in Umfangsrichtung am Befestigungsmittel 9 angeordnet sind.
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7 zeigt perspektivisch Außenführung 8 mit einer Vielzahl an Ausnehmungen 15. Ausnehmungen 15 sind auf gleicher Höhe in Längsrichtung gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt und voneinander beabstandet. Sie sind beispielsgemäß rechteckförmig ausgebildet. Auch andere Formen, wie Kreise, Ovale oder Rauten sind vorstellbar. Wesentlich ist, dass Ausnehmungen 15 auf die Form der Rastmittel abgestimmt sind. Ausnehmungen 15 werden auch in gleicher Anzahl wie Rastmittel vorgesehen. Ihre Position in Umfangsrichtung wird auf die Rastmittel abgestimmt. Zur besseren Übersicht sind lediglich zwei Ausnehmungen mit dem Bezugszeichen 15 versehen worden.
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Der 8 der zusammengebaute Zustand zwischen drucklosem Balg 4 und Außenführung 8 zu entnehmen. Rastmittel 11 des Befestigungsmittel 9 befinden sich im Eingriff mit den Ausnehmungen der Außenführung 8. Rastmittel 11 lassen sich aufgrund ihrer Elastizität auf einfache Art und Weise von Hand in die Ausnehmungen drücken. Anschließend wird Balg 4 mit den Anschlussteilen der Luftfeder verbunden und mit Druckluft befüllt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftfeder
- 2
- erstes Anschlussteil/Abrollkolben
- 3
- zweites Anschlussteil/Deckel
- 4
- Rollbalg/Balg
- 5
- Druckraum
- 6
- Rollfalte
- 7
- Falte
- 8
- Außenführung
- 9
- Befestigungsmittel
- 10
- Tragring
- 11
- Rastmittel
- 12
- erste Lippe
- 13
- zweite Lippe
- 14
- Freiraum
- 15
- Ausnehmung
- 16
- Ausbauchung
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010036365 A1 [0003]
- DE 102006052314 A1 [0003]
- DE 102012000120 A1 [0004]
