DE19719505A1 - Luftfeder mit gelenkiggelagertem Abrollrohr - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder entsprechend dem Oberbegriff von Patentan­ spruch 1.

Aus der DE 20 63 448 ist eine Luftfeder bekannt, die zur Kompensation der auf­ tretenden Querkräfte auf einen Schwingungsdämpfer schräg zur Längsachse des Schwingungsdämpfers ausgerichtet ist. Der Schwingungsdämpfer selbst ist auch nicht exakt vertikal zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse montiert, so daß der untere Lagerpunkt bei einer Federungsbewegung entlang einer Kurvenbahn bewegt wird, die von einem Querlenker vorgegeben ist, an dem der untere Lagerpunkt befestigt ist. Bei der Festlegung der Winkel und der Lage der Befestigungspunkte der Luftfeder und des Schwingungsdämpfers ist darauf zu achten, daß der Schwingungsdämpfer nicht mit dem Rollbalg der Luftfeder in Reibkontakt tritt, was zu einem übermäßigen Verschleiß führen würde.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 88 13 045 U1 ist ein Abrollrohr für eine Luftfeder bekannt, das auf einen Schwingungsdämpfer aufgeschoben ist. Zur axialen Sicherung ist ein Auflagering vorgesehen, der das Abrollrohr trägt. Des weiteren sind am Innenumfang des Abrollrohres Verstärkungsrippen ausgeformt, die eine radiale Führung relativ zum Behälterrohr des Schwingungsdämpfers bie­ ten.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Luftfeder mit einem Abrollrohr zu realisieren, die auch bei einer Schrägstellung der Luftfeder relativ zu einem Feder­ träger keine aus dem Stand der Technik bekannten zerstörenden Reibkontakte aufweist. Insgesamt soll eine kompakte Luftfeder, insbesondere in radialer Rich­ tung, entstehen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Abrollrohr auf einem Schwenkwinkellager gelagert ist, das eine Winkelstellung des Abrollrohres relativ zum Trägerrohr ermöglicht. Die Winkelstellung läßt ein Ausweichen des Abroll­ rohres zu, wenn ein Kontakt bei extremen Ein- oder Ausfederungsbewegungen zwischen dem Abrollrohr und dem Zylinder des Federträgers oder dem Abrollrohr und dem Rollbalg auftreten sollten.

Des weiteren ist vorgesehen, daß das Schwenkwinkellager aus mindestens einem elastischen Ringelement besteht. Hinsichtlich des Werkstoffes sind keine all zu großen Anforderungen notwendig. Lediglich die Federrate des Ringelementes soll­ te so groß sein, daß beim Federungsvorgang ein unkontrolliertes Anschlagen des Abrollrohres ausgeschlossen ist.

Das Ringelement kann noch eine weitere Funktion erfüllen, indem es eine Dicht­ fläche aufweist, die den Federraum abdichtet.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch ist das elastische Ringele­ ment zwischen einem Boden des Abrollrohres und einem Lagertopf gekammert, wobei der Lagertopf ortsfest zu einem der Anschlußorgane der Luftfeder befe­ stigt ist. Wie man sich leicht vorstellen kann, ist für das Schwenkwinkellager kaum zusätzlicher axialer Bauraum notwendig. Im Vergleich zum aufgezeigten Stand der Technik wird die Anbindung des Abrollrohres noch verkürzt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist das Schwenkwinkellager an der Füh­ rungsstange der Luftfeder befestigt ist, wobei die Führungsstange einen Absatz für die axiale Halterung des Abrollrohres aufweist. An der Führungsstange ist auch das Anschlußorgan angeordnet, so daß das Schwenkwinkellager ganz ein­ fach zwischen dem Absatz und dem Anschlußorgan fixiert ist.

Im Hinblick auf eine stets zentrierte Ausrichtung des Abrollrohres zum Zylinder oder zur Führungsstange weist das elastische Ringelement eine konkave Lager­ fläche für das Abrollrohr auf. Bei einer Vorspannung des Ringelementes liegt im­ mer eine Kraftkomponente des Ringelementes in Richtung der Mittelachse des Federträgers vor.

Des weiteren ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das Abrollrohr zum Feder­ raum mit dem Federträger einen offenen, erweiterten ringförmigen Federraum bildet und sich der Rollblag ausgehend von seinem Anbindungspunkt an dem Zy­ linder des Federträger bis zur Führungsstange einteilig erstreckt und dabei im Be­ reich des Abrollrohres ausgehend vom oberen Rand des Abrollrohres an einer Innenwandfläche des Abrollrohres anliegt. Man benötigt am Übergang zwischen dem Abrollrohr und dem Rollbalg keine Schellen. Gerade dieser Übergang ist im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum besonders kritisch. Des wei­ teren entfällt eine Dichtstelle.

Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, daß das Ende des Rollbalges, das im Bereich der Führungsstange liegt, zwischen einem Boden des Abrollrohres und einem Lagertopf verspannt ist. Man erhält eine ziemlich große Dichtfläche. Au­ ßerdem kann man diese beiden Bauteile besser miteinander verspannen als zwei Rohrkörper mit einer Schelle.

Dadurch, daß das Ende Rollbalges mehrfach gefaltet zwischen dem Boden und dem Lagertopf verspannt ist, kann man anstelle eines Ringelementes ebenfalls ein elastisches Schwenkwinkellager erzielen, ohne daß ein weiteres Bauteil ein­ gesetzt werden muß.

Im Hinblick auf einen größtmöglichen Schutz des Rollbalges ist vorgesehen, daß der obere Rand des Abrollrohres mit einem Umlenkring versehen ist, der eine Umlenkfalte des Rollbalges ausformt. Die Stirnfläche des Abrollrohres wird prak­ tisch vergrößert, wodurch sich umgekehrt die Kerbwirkung im Rollbalg verringert.

Um keinen radialen Bauraum zu verschenken, weist der Umlenkring einen kalot­ tenförmigen Querschnitt auf, dessen größerer Teil der Querschnittsfläche inner­ halb einer vom Abrollrohr projezierten kreisringförmigen Fläche angeordnet ist.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Luftfeder in Gesamtdarstellung

Fig. 2 Ausschnittvergrößerung im Bereich des Schwenkwinkellagers

Fig. 3 Luftfeder mit Rollbalg im Abrollrohr.

Die Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Luftfeder 1 zwischen einem Dom einer Fahrzeugkarosserie 3 und einer nicht dargestellten Fahrzeugachse. Als wesentli­ che Bestandteile der Luftfeder sind ein Rollbalg 5 und ein Abrollrohr 7 zu nennen, die einen Federraum 9 bilden. In dem Federraum ist ein Federträger 11 angeord­ net, der in diesem Ausführungsbeispiel als ein an sich bekannter Schwingungs­ dämpfer in Einrohrbauweise ausgeführt ist, wobei eine Kolbenstange des Feder­ träger als eine Führungsstange 13 anzusehen ist. An einem Zylinder 15 des Fe­ derträgers ist ein erstes Anschlußorgan 17 und an der Führungsstange ist ein weiteres Anschlußorgan 19 montiert zur Befestigung an die vorgenannten Fahr­ zeugteile. Beide Anschlußorgane können kardanische Bewegungen ausführen, damit bei der Ein- und Ausfederungsbewegung des Rades keine Verspannungen auftreten. Die Polbahn des Anschlußorgans an der Führungsstange ist zum bes­ seren Verständnis als strichpunktierte Linie eingezeichnet. Des weiteren ist die maximale Einfahrstellung des Abrollrohres 7 in den Dom des Fahrzeugaufbaus dargestellt, um aufzuzeigen wie eng der zur Verfügung stehende Bauraum ist. Damit das Abrollrohr nicht mit erhöhter Reibkraft am Zylinder 15 des Federträ­ gers anschlägt, verfügt die Luftfeder über ein Schwenkwinkellager 21, das in diesem Ausführungsbeispiel an der Führungsstange 13 befestigt ist.

In der Fig. 2 ist das Schwenkwinkellager 21 in einem Detailausschnitt vergrößert dargestellt. Das Schwenkwinkellager besteht u. a. aus mindestens einem elasti­ schen Ringelement 23, das axial zwischen einem Boden 25 des Abrollrohres 7 und einem Lagertopf 27 an einem Absatz 29 der Führungsstange 13 gekammert ist. Das Anschlußorgan 19 ist in diesem Ausführungsbeispiel als ein Ringgelenk mit einer Gummieinlage 31 ausgeführt, die von einem metallischen Ring 33 ein­ geschlossen ist. Dieser metallische Ring ist über eine Schweißlinse 35 mit dem Absatz 29 der Führungsstange 13 verschweißt und hält damit das Schwenkwin­ kellager 21 axial fest.

Das elastische Ringelement 23 des Schwenkwinkellagers verfügt über eine kon­ kave Lagerfläche 37, die das Abrollrohr zur Führungsstange zentriert. Des weite­ ren stellt der Innendurchmesser des Ringelementes eine Dichtfläche 39 für den Federraum 9 der Luftfeder dar.

Bei einer Einfederungsbewegung wird sich das Anschlußorgan entlang der Pol­ bahn bis in die maximale Einfederungsposition bewegen können. Sofern ein Kon­ takt zum Rollbalg 5 auftritt, kann das Abrollrohr 7 über die Lagerbewegung des Schwenkwinkellagers 21 ausweichen und einen erhöhten Verschleiß verhindern.

In der Fig. 3 ist eine Luftfeder 1 dargestellt, dessen Rollbalg 5 einteilig von einem oberen Anbindungspunkt 41 am Zylinder 15 des Federträgers 11 bis zum Anbin­ dungspunkt 43 an der Führungsstange einteilig ausgeführt ist. Dabei ist der Roll­ balg an seinem Anbindungspunkt 43 mehrfach gefaltet und zwischen dem Bo­ den 25 des Abrollrohres 7 und dem Lagertopf 27 axial gekammtert, wodurch ein Schwenkwinkellager 21 entsteht. Die Falten bilden das elastische Ringelement, wobei eine Faltentiefe der Lagerfläche 37 nach Fig. 2 entspricht.

Des weiteren verfügt das Abrollrohr 7 an seinem oberen Rand 7a über einen Umlenkring 45 der in den Rollbalg eine Umlenkfallte 47 einformt. Scherbelastun­ gen durch den oberen Rand werden vom Umlenkring 45 für den Rollbalg 5 abge­ fangen. Der Rollbalg liegt vom oberen Rand an einer Innenwandfläche 49 des Ab­ rollrohres an. Der einteilige Rollbalg in Verbindung mit den beiden Anbindungs­ punkten erübrigt eine Klemmschelle zwischen dem Abrollrohr und dem Rollbalg.

Im Hinblick auf eine gute Raumausnutzung weist der Umlenkring einen kalotten­ förmigen Querschnitt auf. Der größere Teil des kalottenförmigen Querschnitts liegt in der vom Abrollrohr projezierten Querschnittsfläche, so daß kein zusätzli­ cher radialer Bauraum für den Umlenkring erforderlich ist. Zum besseren Halt ver­ fügt der Umlenkring über einen Führungsabsatz 45a, der am oberen Rand 7a des Abrollrohres anliegt.

Im Zusammenhang mit dem im Abrollrohr liegenden Teil des Rollbalges kann man die Stützkraft des Abrollrohres ausnutzen und im Rollbalg auf eine stabilisierende Gewebeeinlage verzichten oder zumindest reduzieren. Alternativ kann das Abroll­ rohr dünner ausgeführt sein, da man die Stabilität des Rollbalges für das Abroll­ rohr ausnutzt.

Die Fig. 1 und 3 zeigen noch ein weiteres Merkmal, das den Einbau einer Luftfe­ der auch bei knapp bemessenen Einbauräumen ermöglichen oder erleichtern soll. So ist der Rollbalg nicht einfach als ein gerader Schlauch ausgeführt, sondern verfügt über eine Kontur, die dem Einbauraum zumindest abschnittsweise ange­ paßt ist. Damit ist eine optimale Raumausnutzung, aber auch eine Druckentla­ stung für den Rollbalg verbunden, da der Fahrzeugaufbau eine stützende Wirkung ausübt.

Der Rollbalg 5 überträgt seine Tragkraft auf den Federträger 11 am Zylinder 15 durch eine Kappe 49, die am Boden des Zylinders 15 eingespannt ist. Als weitere Lagerstelle dient ein Tragring 51, der auf den Rollbalg aufgeschoben ist und zwi­ schen dem Rollbalg und dem Fahrzeugaufbau 3 sitzt. Der Tragring ist der Form des Doms der Fahrzeugkarosserie 3 angepaßt und wirkt praktisch wie eine Ar­ mierung des Rollbalgs. Zusätzlich ist der Tragring im Bereich der größten radialen Ausdehnung angeordnet, damit eine möglichst große druckbeaufschlagte Fläche an der Innenseite des Rollbalges vorliegt im Hinblick auf eine möglichst große Tragkraft. Dadurch erhält man zwei Lagerstellen, die die Tragkraft vom Fahrzeug­ aufbau auf die Luftfeder 1 übertragen. Die Lagerstelle mit der Kappe 49 kann vorteilhafterweise sehr viel leichter bemessen sein, als bisher.

Claims (11)

1. Luftfeder, umfassend einen Rollbalg, der zusammen mit einem Abrollrohr ei­ nen Federraum bildet, einen Zylinder mit einer Führungsstange als Federträ­ ger, wobei der Zylinder zumindest abschnittsweise im Abrollrohr angeordnet ist und ein Anschlußorgan zur Anbindung zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Abrollrohr (7) auf einem Schwenkwinkellager (21) gelagert ist, das eine Winkelstellung des Abrollrohres (7) relativ zum Federträger (11) ermög­ licht.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkwinkellager (21) aus mindestens einem elastischen Ringe­ lement (23) besteht.

3. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ringelement (23) eine Dichtfläche (39) aufweist, die den Federraum (9) abdichtet.

4. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ringelement (23) zwischen einem Boden (25) des Abroll­ rohres (7) und einem Lagertopf (27) gekammert ist, wobei der Lagertopf (27) ortsfest zu einem der Anschlußorgane (19) der Luftfeder (1) befestigt ist.

5. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwenkwinkellager (21) an der Führungsstange (13) des Federträ­ gers (11) befestigt ist, wobei die Führungsstange einen Absatz (29) für die axiale Halterung des Abrollrohres (7) aufweist.

6. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Ringelement (23) eine konkave Lagerfläche (37) für das Abrollrohr (7) aufweist.

7. Luftfeder nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 oder dem Patentan­ spruch 1, wobei das Abrollrohr zum Federraum mit dem Federträger einen of­ fenen, erweiterten ringförmigen Federraum bildet, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rollblag (5) ausgehend von seinem Anbindungspunkt (41) an dem Zylinder (15) des Federträgers (11) bis zu seinem Anbindungspunkt (43) ortsfest relativ zur Führungsstange (13) einteilig erstreckt und dabei im Be­ reich des Abrollrohres (7) ausgehend vom oberen Rand (7a) des Abrollrohres an einer Innenwandfläche (49) des Abrollrohres anliegt.

8. Luftfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende des Rollbalges (5), das im Bereich der Führungsstange (13) liegt, zwischen einem Boden (25) des Abrollrohres (7) und einem Lager­ topf (27) verspannt ist.

9. Luftfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (43) Rollbalges (5) mehrfach gefaltet zwischen dem Boden (25) und dem Lagertopf (27) verspannt ist.

10. Luftfeder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand (7a) des Abrollrohres (7) mit einem Umlenkring (45) ver­ sehen ist, der eine Umlenkfalte (47) des Rollbalges (5) ausformt.

11. Luftfeder nach Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Umlenkring (45) einen kalottenförmigen Querschnitt aufweist, dessen größerer Teil der Querschnittsfläche innerhalb einer vom Abrollrohr (7) proje­ zierten kreisringförmigen Fläche angeordnet ist.