DE19719505C2 - 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 auftre­ tenden 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 mon­ tiert, so daß der untere Lagerpunkt bei einer Federungsbewegung entlang einer Kur­ venbahn bewegt wird, die von einem Querlenker vorgegeben ist, an dem der untere Lagerpunkt befestigt ist. Bei der Festlegung der Winkel und der Lage der Befesti­ gungspunkte 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 bieten.

Die gattungsbildende DE 195 08 980 C1 beschreibt eine Luftfeder, umfassend einen Rollbalg, der zusammen mit einem Abrollrohr einen Federraum bildet, einen Zylinder mit einer Führungsstange als Federträger, wobei der Zylinder zumindest abschnitts­ weise im Abrollrohr angeordnet ist und ein Anschlußorgan zur Anbindung zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahrzeugachse aufweist, wobei das Abrollrohr auf einem Schwenkwinkellager gelagert ist, das eine Winkelstellung des Abrollrohres relativ zum Federträger ermöglicht und das Abrollrohr zum Federraum mit dem Fe­ derträger einen offenen, erweiterten ringförmigen Federraum bildet, wobei sich der Rollblag ausgehend von seinem Anbindungspunkt an dem Zylinder des Federträgers bis zu seinem Anbindungspunkt ortsfest relativ zur Führungsstange einteilig er­ streckt.

In diesem Zusammenhang ist auch auf die US 2 980 441 zu verweisen.

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 auf­ weist. Insgesamt soll eine kompakte Luftfeder, insbesondere in radialer Richtung, entstehen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe in einer ersten Variante durch den Patentan­ spruch 1 gelöst.

Die Winkelstellung läßt ein Ausweichen des Abrollrohres 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.

An der Führungsstange ist auch das Anschlußorgan angeordnet, so daß das Schwenkwinkellager ganz einfach zwischen dem Absatz und dem Anschlußorgan fixiert ist.

Man benötigt am Übergang zwischen dem Abrollrohr und dem Rollbalg keine Schel­ len. Gerade dieser Übergang ist im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bau­ raum besonders kritisch. Des weiteren entfällt eine Dichtstelle.

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

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

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Unteranspruch ist das elastische Ringelement zwischen einem Boden des Abrollrohres und einem Lagertopf gekammert, wobei der Lagertopf ortsfest zu einem der Anschlußorgane der Luftfeder befestigt 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 An­ bindung des Abrollrohres noch verkürzt.

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

Erfindungsgemäß wird eine weitere Lösung der Aufgabe durch den Patentanspruch 6 gelöst.

Man kann anstelle eines Ringelementes ein elastisches Schwenkwinkellager erzie­ len, ohne daß ein weiteres Bauteil eingesetzt 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 Umlenkfal­ te des Rollbalges ausformt. Die Stirnfläche des Abrollrohres wird praktisch vergrö­ ßert, wodurch sich umgekehrt die Kerbwirkung im Rollbalg verringert.

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 gekammert, 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 (7)

1. Luftfeder, umfassend einen Rollbalg, der zusammen mit einem Abrollrohr einen Federraum bildet, einen Zylinder mit einer Führungsstange als Federträger, wo­ bei der Zylinder zumindest abschnittsweise im Abrollrohr angeordnet ist und ein Anschlußorgan zur Anbindung zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahr­ zeugachse aufweist, wobei das Abrollrohr auf einem Schwenkwinkellager gela­ gert ist, das eine Winkelstellung des Abrollrohres relativ zum Federträger ermög­ licht und das Abrollrohr zum Federraum mit dem Federträger einen offenen, er­ weiterten ringförmigen Federraum bildet, wobei sich der Rollbalg ausgehend von seinem Anbindungspunkt an dem Zylinder des Federträgers bis zu seinem An­ bindungspunkt ortsfest relativ zur Führungsstange einteilig erstreckt, 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 und der Rollbalg (5) im Bereich des Ab­ rollrohres (7) ausgehend vom oberen Rand (7a) des Abrollrohres an einer In­ nenwandfläche (49) des Abrollrohres anliegt und das Ende des Rollbalges (5), das im Bereich der Führungsstange (13) liegt, zwischen einem Boden (25) des Abrollrohres (7) und einem Lagertopf (27) verspannt ist.

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

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

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

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

6. Luftfeder, umfassend einen Rollbalg, der zusammen mit einem Abrollrohr einen Federraum bildet, einen Zylinder mit einer Führungsstange als Federträger, wo­ bei der Zylinder zumindest abschnittsweise im Abrollrohr angeordnet ist und ein Anschlußorgan zur Anbindung zwischen einem Fahrzeugaufbau und einer Fahr­ zeugachse aufweist, wobei das Abrollrohr auf einem Schwenkwinkellager gela­ gert ist, das eine Winkelstellung des Abrollrohres relativ zum Federträger ermög­ licht und das Abrollrohr zum Federraum mit dem Federträger einen offenen, er­ weiterten ringförmigen Federraum bildet, wobei sich der Rollblag ausgehend von seinem Anbindungspunkt an dem Zylinder des Federträgers bis zu seinem An­ bindungspunkt ortsfest relativ zur Führungsstange einteilig erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbalg (5) ausgehend vom oberen Rand (7a) des Abrollrohres an einer Innenwandfläche (49) des Abrollrohres anliegt und das Ende des Rollbalges (5), das im Bereich der Führungsstange (13) liegt, zwischen einem Boden (25) des Abrollrohres (7) und einem Lagertopf (27) verspannt ist, wobei das Ende (43) Rollbalges (5) mehrfach gefaltet zwischen dem Boden (25) und dem Lager­ topf (27) verspannt ist.

7. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Rand (7a) des Abrollrohres (7) mit einem Umlenkring (45) verse­ hen ist, der eine Umlenkfalte (47) des Rollbalges (5) ausformt.