DE10354574B3 - Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg - Google Patents
Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg Download PDFInfo
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Abstract
Eine Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg weist zwei Befestigungsteile auf, an die er über einen Spannring geklemmt ist. Der Befestigungsbereich 31 weist zwei trapezförmige Nasen 34 und 35 auf, zwischen denen ein umlaufender Tiefbettabschnitt 36 vorhanden ist. Der Durchmesser D2 des Tiefbettabschnitts ist geringfügig kleiner als der Durchmesser D1 des Befestigungsbereichs 31. In enger Nachbarschaft zu jeder trapezförmigen Nase 34 und 35 ist im Tiefbettbereich 36 jeweils eine konisch ausgebildete Nut 37 und 38 umlaufend angeordnet.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg aus elastomerem Werkstoff, dessen Enden jeweils an einem Befestigungsteil dicht angebracht sind, wobei mindestens ein Balgende von einem Spannring auf dem jeweiligen Befestigungsteil verklemmt ist, und wobei die Umfangsfläche eines Befestigungsteils als Abrollfläche für die sich im Betrieb der Luftfeder bildende Rollfalte ausgebildet ist.
- Für die Befestigung der wulstlosen Enden des Schlauchrollbalges an Befestigungsteilen, z.B. einer oberen Anschlussplatte und einem unteren Abrollkolben, werden üblicherweise geschlossene metallische Spannringe verwendet. Der metallische Spannring wird nach der Positionierung im Befestigungsbereich durch plastisches, radiales Verformen auf die Balgwand fest aufgepresst. Dadurch wird das Balgende zwischen Befestigungsteil und Spannring verklemmt. Das Rollbalgende ist reibschlüssig verspannt. Es besteht die Gefahr, dass das Rollbalgende im Fahrbetrieb allmählich aus der Halterung herausgezogen wird, was in jedem Falle das vollständige Versagen der Federung bedeuten würde.
- Daher ist es bekannt (
EP 0 151 696 A1 ), den umlaufenden, zylindrisch eingezogenen Befestigungsbereich des als Abrollkolben ausgebildeten Befestigungsteils mit in Durchmesserebenen angeordneten, umlaufenden, aufgesetzten Umfangsrippen von winkeligsymmetrischer Querschnittsform auszubilden. Diese Umfangsrippen dringen unter dem Einfluss der radial einwärts gerichteten Presskraft des aufgeschobenen Spannringes in die elastisch nachgiebige Balgwand ein, so dass die sonst nur reibschlüssig wirksame Verspannung zusätzlich durch einen Formschluss ergänzt und verstärkt und die Balgwand damit gegen Axialversetzung festgelegt wird. - Allerdings wurde in der Praxis festgestellt, dass bei großen Temperaturwechseln und insbesondere tiefen Temperaturen von unter –10° C die Kältedichtheit der Balgbefestigung nicht immer den Ansprüchen der ausreichenden Betriebssicherheit der Luftfeder entspricht. Unter diesen Bedingungen kam es gelegentlich zu Druckluftverlusten.
- Aus der
EP 0 379 667 A1 ist eine Einspannung eines wulstlosen Schlauchrollbalgendes bekannt, das von einem innenprofilierten Spannring festgelegt wird, der das um 180° umgelenkte Balgende gegen einen eingedrehten Befestigungsbereich eines Abrollkolbens presst, der seinerseits derart profiliert ist, dass er verschiedene Vertiefungen aufweist. Der profilierte Spannring ist kostenintensiv und bedeutet einen höheren Aufwand als die üblichen glatten Spannringe. Die gezeigte Befestigungsgeometrie führt zu hohen Schubspannungen im Gummi, die ein Abreißen des Gummis von dem innenliegenden Festigkeitsträger begünstigen können. Die scharfen Kanten in der Befestigungsgeometrie begünstigen eine Verletzungsgefahr der dünnen Balgwand, die beispielsweise bei Schlauchrollbälgen für Personenkraftwagen lediglich 3 mm beträgt. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmverbindung von wulstlosen Schlauchrollbalgenden auf den Befestigungsteilen zu schaffen, die eine deutliche Verbesserung der Dichtheit auch bei extremen Kälteeinfluss aufweist, wobei die eingespannte Balgwand sicher gehalten wird, ohne das eine Gefahr einer Beschädigung der Balgwand im Befestigungsbereich vorhanden ist.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
- Die trapezförmigen Nasen drücken schonend in die Balgwand. Das zwischen ihnen liegende Tiefbett mit den konischen Nuten entspannt das gepresste Gummi und fördert die sichere Verklemmung. In der Nachbarschaft der trapezförmigen Nasen sind somit gummientspannende Zonen vorhanden. Das Gummi wird in diese Zonen elastisch einspringen und dabei einen Formschluss mit dem Befestigungsbereich eingehen.
- Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Befestigungsbereiches wird auch bei tiefen Temperaturen, die aufgrund der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten von Befestigungsteil und Spannring zu unterschiedlichen Ausdehnungen führen, eine Undichtigkeit verhindert. Es wird angenommen, dass die verbesserte Dichtigkeit daraus resultiert, weil das Gummi im Tiefbettabschnitt zwischen den trapezförmigen Nasen unter Spannung gehalten wird. Dadurch kann das eingespannte Gummivolumen die sich aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungen ändernder Spaltbreite zwischen Befestigungsteil und Spannring kompensieren.
- Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 2 gekennzeichnet. Durch die weiteren konischen Nuten am Anfang und Ende des Befestigungsbereich wird die Dichtigkeit im Tieftemperaturbereich gesteigert.
- In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Volumina des Tiefbettabschnitts und der beiden darin angeordneten konischen Nuten geringfügig kleiner als das Gesamtvolumen der beiden trapezförmigen Nasen. Dadurch wird das eingeschlossene Gummivolumen unter ausreichende Spannung gesetzt.
- Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
-
1 eine zusammengebaute Luftfeder mit einem an zwei Befestigungsteilen eingespannten Schlauchrollbalg; -
2 eine Einzelheit des Abrollkolbens in1 gemäß dem gestrichelten Kreis II ebenfalls im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab. - Ein Schlauchrollbalg
3 weist, im drucklosen Herstellungszustand gesehen, die Form eines glattzylindrischen Schlauchkörpers beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff mit nicht weiter angedeuteten textilen Verstärkungseinlagen auf und ist an seinen beiden Balgenden4 und5 wulstlos, d.h. mit über seine ganze Länge gleichbleibender Wandstärke hergestellt. Die Luftfeder weist eine als Befestigungsteil dienende, obere, glockenförmige Anschlussplatte6 auf, die am Fahrzeugrahmen angebracht wird. Das untere Befestigungsteil ist als Abrollkolben7 ausgebildet und achsseitig befestigt. Der Rollbalg3 ist mit seinen Enden4 und5 luftdicht an den Befestigungsteilen6 und7 über radial plastisch verformte Spannringe8 und9 luftdicht befestigt und nimmt unter Druck im Betrieb die gezeigte Ausformung ein. - Die Anschlussplatte
6 weist einen nach unten weisenden umlaufenden Mantelabschnitt11 auf, der zu einer glockenförmigen Ausbildung der Anschlussplatte6 führt. Innerhalb der Anschlussplatte6 sind sechs radiale Versteifungsrippen12 angeordnet. Von dem Inneren der Anschlussplatte6 erstreckt sich eine umlaufende Kreisrippe13 , die ebenfalls zur Versteifung der Anschlussplatte6 dient. In dem Mantelabschnitt11 ist ein radial verlaufender Luftanschluss14 vorhanden. Zentral weist die Anschlussplatte6 an der äußeren Deckfläche15 einen Montagezapfen16 auf, der in eine entsprechende Ausnehmung am Fahrzeugrahmen greift. Die Anschlussplatte6 ist aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt. - Am Ende des glockenförmigen Mantelabschnittes
11 erstreckt sich der umfangsmäßige Befestigungsbereich17 für das obere Ende4 des Rollbalges3 . Dieser Befestigungsbereich17 wird einerseits von einer flanschartigen Anschlagsfläche18 und andererseits von einer am Ende des glockenförmigen Mantelabschnittes11 umlaufenden kurzen Vorsprung19 begrenzt. Das Ende4 des Rollbalges3 ist in den Befestigungsbereich17 anstoßend an den Anschlag18 gelegt und mittels des radial plastisch verformten Spannringes8 auf diesen Befestigungsbereich17 festgeklemmt. Ein umlaufende, konischsymmetrische Rippe21 erhöht die Klemmwirkung durch einen Formschluss. - Der Abrollkolben
7 besteht ebenfalls aus Kunststoff. Die Außenwand25 des Abrollkolbens7 ist mit radial nach innen verlaufenden Rippen26 verstärkt, die in einer konzentrischen, inneren Begrenzungswand27 enden, die gleichzeitig ein Luftzusatzvolumen begrenzt. Zentral nach unten ist ein Montagezapfen28 für die Festlegung am achsseitigen Querlenker vorhanden. Außermittig ist ein Verdrehsicherungszapfen29 vorhanden. - Am oberen Ende des Abrollkolbens
7 ist eine mit geringerem Durchmesser versehene Eindrehung vorhanden, die einen Befestigungsbereich31 bildet. In diesem Befestigungsbereich31 , der in der2 nachstehend näher im Detail erläutert wird, ist das Balgende5 nach unten ausgerichtet eingelegt und von einem radial plastisch nach innen verformten Spannring9 festgelegt. In dem hier gezeigten Betrieb der Luftfeder bildet der Rollbalg3 eine Rollfalte32 aus, die auf der Außenfläche des Abrollkolbens7 abläuft. In dieser Betriebsstellung ist das Rollbalgende5 im Befestigungsbereich31 um 180° um den Spannring9 umgelenkt. - In der
2 wird das Detail des strichpunktierten Kreises1 aus1 näher und im größeren Maßstab dargestellt. Dabei ist der Übersicht halber auf die Darstellung des Balgendes5 und des Spannringes9 verzichtet worden. Der Abrollkolben7 ist an seinem oberen offenen Ende im Außenumfang zylindrisch auf einen Klemmdurchmesser d1 eingezogen und bildet über seinen Längenverlauf den Befestigungsbereich31 für das Rollbalgende5 . Beabstandet zueinander sind in zwei Ebenen jeweils eine trapezförmige Nase34 ,35 umfangsmäßig verlaufend angeformt. Zwischen diesen beiden trapezförmigen Nasen ist ein Tiefbettabschnitt36 vorhanden, der einen geringfügig kleineren Durchmesser d2 aufweist als der Klemmdurchmesser d1. Im Tiefbettabschnitt36 ist in der Nachbarschaft von jeder trapezförmigen Nase34 ,35 jeweils eine umlaufende konische Nut37 bzw.38 angeordnet. - Der Befestigungsbereich
31 wird am oberen Ende von einer einer Halbkreis bildenden Haltenase41 begrenzt. Der Außendurchmesser d3 der Haltenase41 ist größer als der Außendurchmesser d4 der trapezförmigen Nasen34 ,35 . - Zwischen der Haltenase
41 und der oberen trapezförmigen Nase34 ist in dem Klemmbereich31 eine umlaufende konische Nut42 eingebracht. Zwischen der unteren trapezförmigen Nase35 und dem Ende des Befestigungsbereich31 , d.h. dem Vorspringen auf die volle Kolbenkontur unter Bildung einer flanschartigen Endanschlagsfläche43 ist in dem Befestigungsbereich31 ebenfalls eine konische Nut44 umlaufend angeordnet. - Der Spitzenwinkel α der trapezförmigen Nasen
34 ,35 beträgt 60°. Der Durchmesserunterschied zwischen dem Klemmdurchmesser d1 und dem Tiefbettdurchmesser d2 liegt in einem Bereich von 0,2 bis 0,6 mm. - Zur Befestigung des Rollbalgendes
5 auf diesem Befestigungsabschnitt31 wird das Rollbalgende5 auf den zylindrischen Endabschnitt, d.h. Befestigungsabschnitt31 des Abrollkolbens7 bis zur Endanschlagsfläche43 gesteckt. Anschließend wird über diesen Bereich der radial plastisch verformbare Spannring9 positioniert und radial auf einen kleineren Durchmesser derart verpresst, dass die Balgwand unter der Presskraft des Spannringes9 in die Zwischenräume zwischen den trapezförmigen Nasen34 und35 und in das Tiefbett36 sowie die konischen umlaufenden Nuten37 und38 eingeformt wird. Dadurch wird zusätzlich zu der reibschlüssigen Verbindung noch eine formschlüssige Verklammerung des aufgeschobenen Balgendendes5 erzielt. Diese Verklammerung geschieht schonend, weil neben den Zonen einer hohen Pressung durch die trapezförmigen Nasen34 ,35 Entspannungszonen für das gepresste Gummi der Balgwand5 vorhanden sind. -
- 3
- Schlauchrollbalg
- 4
- Balgende
- 5
- Balgende
- 6
- Anschlussplatte
- 7
- Abrollkolben
- 8
- Spannring
- 9
- Spannring
- 11
- Mantelabschnitt
- 12
- Versteifungsrippe
- 13
- Kreisrippe
- 14
- Luftanschluss
- 15
- Deckfläche
- 16
- Montagezapfen
- 17
- Befestigungsbereich
- 18
- Anschlagsfläche
- 19
- Vorsprung
- 21
- Konisch symmetrische Rippe
- 25
- Außenwand
- 26
- Rippen
- 27
- Begrenzungswand
- 28
- Montagezapfen
- 29
- Verdrehsicherungszapfen
- 31
- Befestigungsbereich
- 32
- Rollfalte
- 34
- Trapezförmige Nase
- 35
- Trapezförmige Nase
- 36
- Tiefbettabschnitt
- 37
- Konische Nut
- 38
- Konische Nut
- 41
- Haltenase
- 42
- Konische Nut
- 43
- Endanschlagsfläche
- 44
- Konische Nut
- d1
- Klemmdurchmesser
- d2
- Durchmesser Tiefbettabschnitt
- d3
- Außendurchmesser Haltenase
- d4
- Außendurchmesser trapezförmige Nase
Claims (3)
- Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg aus elastomerem Werkstoff, dessen Enden jeweils an einem Befestigungsteil dicht angebracht sind, wobei mindestens ein Balgende von einem Spannring auf dem jeweiligen Befestigungsteil verklemmt ist, und wobei die Umfangsfläche eines Befestigungsteils als Abrollfläche für die sich im Betrieb der Luftfeder bildende Rollfalte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil (
7 ) an seinem dem Balg (3 ) zugewandten Ende einen im Durchmesser eingesprungenen Befestigungsbereich (31 ) aufweist, der balgwärts von einer vorragenden, umlaufenden Haltenase (41 ) begrenzt ist, dass im eingesprungenen Befestigungsbereich (31 ) des Befestigungsteils (7 ) zwei mit Abstand zueinander verlaufende, trapezförmige Nasen (34 ,35 ) umfangsmäßig angeordnet sind, zwischen denen ein umlaufender Tiefbettabschnitt (36 ) vorhanden ist, dessen Durchmesser (d2) etwas geringer ist als Klemmdurchmesser (d1) des Befestigungsbereichs (31 ), dass in enger Nachbarschaft zu jeder trapezförmigen Nase (34 ,35 ) im Tiefbettbereich (36 ) jeweils eine konisch ausgebildete Nut (37 ,38 ) umlaufend angeordnet ist. - Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die trapezförmigen Nasen (
34 ,35 ) auf dem Befestigungsbereich (31 ) mit Abstand zum Anfang und Ende verteilt sind, wobei zwischen der jeweiligen einem Ende zugewandten trapezförmigen Nase (34 bzw.35 ) jeweils eine weitere umlaufende konische Nut (42 bzw.44 ) eingebracht ist. - Luftfeder nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Tiefbettabschnitts (
36 ) und das Volumen der beiden darin angeordneten konischen Nuten (37 ,38 ) geringfügig kleiner sind als das Gesamtvolumen der beiden trapezförmigen Nasen (34 ,35 ).
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