DE102004060466A1

DE102004060466A1 - Luftfeder-Dämpfer-Modul

Info

Publication number: DE102004060466A1
Application number: DE102004060466A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Stahmer
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2004-12-16
Filing date: 2004-12-16
Publication date: 2006-07-06
Also published as: PL1831583T5; US20080006974A1; DE502005010968D1; PL1831583T3; EP1831583A1; WO2006063646A1; BRPI0512037A; US8083215B2; MX2007007044A; ATE498076T1; BRPI0512037B1; EP1831583B1; EP1831583B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Luftfeder-Dämpfer-Modul mit einem Stoßdämpfer und einem Abrollkolben, der mit einer Öffnung im Kolbenboden über das obere Ende des Stoßdämpfers gestülpt ist, wobei der Kolbenboden sich über einen Ringflansch auf dem Außenrohr des Stoßdämpfers abstützt. Auf der inneren Oberfläche des Kolbendeckels ist zentrisch ein Rohr fixiert, das in montiertem Zustand um den Stoßdämpfer herumgreift und sich ebenfalls auf dem Ringflansch des Stoßdämpfers abstützt, wobei die innere Oberfläche des Kolbendeckels und der obere Verschluss des Stoßdämpfers durch einen Spalt beabstandet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfeder-Dämpfer-Modul, umfassend

– einen Stoßdämpfer
– mit einem Außenrohr mit einem Verschluss an einem in Einbaulage nach oben weisenden oberen Ende des Stoßdämpfers,
– mit einem vom oberen Ende des Stoßdämpfers beabstandeten, auf dem Außenrohr fixierten Ringflansch und
– mit einer Dämpferstange,
– einen auf dem oberen Ende des Stoßdämpfers angeordneten Abrollkolben
– mit einem Kolbendeckel mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche und
– mit einem Kolbenboden mit einer zentrischen Öffnung
– einen auf dem Abrollkolben angeordneten und fixierten Luftfederbalg mit einer dem Abrollkolben zugeordneten und einer dem Abrollkolben abgewandten Öffnung,
– eine den Luftfederbalg an der vom Abrollkolben abgewandten Öffnung verschließende Verschlussplatte,
– einen im Inneren des Luftfederbalges angeordneten Anschlagpuffer aus elastomerem Werkstoff,

Derartige Luftfeder-Dämpfer-Module sind vorwiegend als Federbeine an der Vorderachse in Nutzfahrzeugen im Einsatz. Durch die koaxiale, ineinander gesteckte Anordnung von Luftfeder und Stoßdämpfer in einem Luftfeder-Dämpfer-Modul lässt sich der notwendige Einbauraum für die Federung und Dämpfung im Nutzfahrzeug verringern, was einer breiteren Federspur und einem größeren Lenkwinkel zugute kommt. Der Luftfederbalg mit Verschlußplatte und Abrollkolben wirkt dabei wie eine an sich bekannte Luftfederung, das Wirkprinzip des Stoßdämpfers entspricht ebenfalls dem bekannten Stand der Technik. Dabei sind die Stoßdämpfer häufig an ihrem in Einbaulage nach oben weisenden Ende mit einer Verschlussplatte verschlossen. Diese wird beispielsweise durch eine Verrollung des Außenrohres des Stoßdämpfers nach innen über die Platte dicht in Position gehalten. Die Dämpferstange ist gegen die Verschlussplatte mit einer Dichtung abgedichtet. Die Verrollung ist eine rein formschlüssige Verbindung von Außenrohr und Verschlussplatte. Sie ist deshalb gegen Biegewechselbeanspruchung und plastische Verformung besonders empfindlich.
Bei einer typischen Ausführungsform derartiger Luftfeder-Dämpfer-Module weist der Kolbenboden einen Stützflansch auf, der an oder in der Öffnung des Kolbenbodens angeordnet ist und sich im montierten Zustand auf dem Ringflansch des Stoßdämpfers abstützt. Außerdem weist der Abrollkolben meist zusätzlich eine Pufferstütze auf, die innerhalb des Abrollkolbens über das obere Ende des Stoßdämpfers gestülpt ist und sich ebenfalls über den Stützflansch des Kolbenbodens auf dem Ringflansch des Stoßdämpfers abstützt. Der Anschlagpuffer oder eine Zusatzfeder, die in oder an der Verschlussplatte des Luftfederbalges angeordnet sind, schlägt, beispielsweise im Falle eines Durchschlagens der Luftfeder, auf einer am oberen Ende der Pufferstütze fixierten Prallplatte auf. Diese Konstruktion dient dazu, den Abrollkolben bei großen Lasten vor zu starker Verformung und die Verrollung des Stoßdämpfers vor zu großen Lasten zu schützen. Nachteilig dabei ist, dass derartige Abrollkolben aufwendig, schwer und dementsprechend kostenintensiv sind.

Die DE 197 55 549 C2 beschreibt ein Luftfeder-Dämpfer-Modul, bei dem der Abrollkolben plan auf dem oberen Ende des Stoßdämpfers aufliegt. Die gesamte Federkraft und im Falle eines Kontaktes des Anschlagpuffers mit dem Kolbendeckel auch die gesamte Pufferkraft stützt sich also auf dem oberen Ende des Stoßdämpfers und der dort angeordneten Verrollung des Außenrohres ab. Ein Ringflansch am Außenrohr ist hier nicht vorhanden.

Bei dieser Lösung ist der Verschluss des Außenrohres des Stoßdämpfers sehr hohen Belastungen ausgesetzt. Ist der Verschluss als Verrollung ausgebildet, kommt es wegen der besonderen Empfindlichkeit der Verrollung gegenüber mechanischen Beschädigungen oder Biegewechselbeanspruchung leicht zu Undichtigkeiten und abnehmender Dämpferleistung.

Die DE 100 24 983 C1 zeigt eine Lösung, bei der der Abrollkolben vom oberen Ende des Stoßdämpfers beabstandet in nicht näher bezeichneter Weise fixiert ist und die Pufferkraft durch eine Schutzabdeckung auf dem verrollten Ende des Stoßdämpfers abgefangen wird. Damit die Schutzabdeckung sich im Betrieb nicht löst und um den Kontakt mit der Verrollung des Außenrohres zuverlässig zu verhindern, muss die Schutzabdeckung fest mit dem Außenrohr verbunden sein. In der vorgeschlagenen Lösung ist die Montage der Schutzabdeckung auf das Außenrohr erst nach der Montage des Abrollkolbens am Stoßdämpfer möglich. Eine Demontage des Stoßdämpfers, beispielsweise zum Austausch, ist hier durch die fest angebrachte Schutzabdeckung stark erschwert oder unmöglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein konstruktiv vereinfachtes Luftfeder-Dämpfer-Modul der eingangs geschilderten Art zu schaffen, bei dem bei leichter Montier- und Demontierbarkeit von Abrollkolben und Stoßdämpfer der Verschluss des Stoßdämpfers vom Abrollkolben auch bei hohen Belastungen nicht berührt wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass auf der dem Anschlagpuffer abgewandten inneren Oberfläche des Kolbendeckels zentrisch ein Rohr fixiert ist, das in montiertem Zustand um den Stoßdämpfer herumgreift und sich auf dem Ringflansch des Stoßdämpfers abstützt, wobei die innere Oberfläche des Kolbendeckels und der Verschluss des Stoßdämpfers durch einen Spalt beabstandet sind.

Durch die Abstützung des Rohres auf dem Ringflansch des Stoßdämpfers bleibt der Verschluss des Stoßdämpfers in allen Belastungsfällen von Kräften der Luftfeder frei. Insbesondere wenn der Verschluss des Stoßdämpfers mit einer Verrollung ausgebildet ist, gewährleistet diese Lösung eine größtmögliche Schonung dieser Verrollung. Durch die geeignete Wahl des Innendurchmessers des Rohres wird eine stabile Abstützung des Kolbens gegen Querkräfte erreicht. Außerdem kann ein Teil der Luftfedertragkräfte im Betrieb über das Rohr direkt auf den Stoßdämpfer abgeleitet werden und so die empfindliche Konstruktion aus Kolbenmantel und -boden entlasten.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Rohr in seiner axialen Ausdehnung so bemessen, dass es in montiertem, unbelasteten Zustand des Abrollkolbens in Einbaulage nach unten aus der Öffnung des Kolbenbodens um ein derart vorbestimmtes Maß herausragt, dass zwischen Kolbenboden und Ringflansch ein Spalt verbleibt und der Kolbenboden erst durch die Betriebsbelastung der Luftfeder auf dem Ringflansch zum Anliegen kommt.

Vorteile dieser Anordnung sind die Vermeidung einer Doppelpassung sowie von Relativbewegungen des Rohres zum Stoßdämpfer.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Innenvolumen des Abrollkolbens über mindestens eine Öffnung in Kolbendeckel oder Rohr mit dem Innenvolumen des Luftfederbalges verbunden.

Der Vorteil dieser Anordnung ist eine weichere Federcharakteristik der Luftfeder.

Eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbendeckel mindestens teilweise als konkave Pufferanschlagfläche so ausgebildet ist, dass beim Auftreffen des Anschlagpuffers auf die Pufferanschlagfläche Abrollkolben und Anschlagpuffer zentrisch zueinander ausgerichtet sind.

Der Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass der Anschlagpuffer durch die konkave Pufferanschlagfläche geführt wird. Dadurch ist die Gefahr des Ausknickens des Luftfeder-Dämpfer-Moduls, beispielsweise durch außermittige Belastungen, reduziert.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Das in 1 gezeigte Luftfeder-Dämpfer-Modul weist einen Stoßdämpfer 1 mit einem Ringflansch 2, ein Auge 3 zur Befestigung des Stoßdämpfers 1 an einem Fahrwerk einer Nutzfahrzeugkarosserie und eine Dämpferstange 4 auf. Das Fahrwerk und die Nutzfahrzeugkarosserie sind hier nicht gezeigt. Auf dem oberen Ende des Stoßdämpfers 1 ist ein Abrollkolben 5 aufgesetzt, der sich auf dem Ringflansch 2 abstützt. Der Abrollkolben 5 weist einen Kolbendeckel 6 auf. Zentrisch im Kolbendeckel 6 ist ein Konussitz 7 angeordnet, wobei der Konussitz 7 eine ins Kolbeninnere konkav gewölbte gelochte Pufferanschlagfläche 8 aufweist. Durch das Loch 9 ist die Dämpferstange 4 durch die Pufferanschlagfläche 8 hindurchgeführt.
Auf dem Konussitz 7 ist ein Luftfederbalg 10 aufgesetzt, der auf dem Abrollkolben 5 abrollt und mit einem Dichtwulst 11 eine luftdichte Verbindung zwischen Abrollkolben 5 und Luftfederbalg 10 bildet. Der Luftfederbalg 10 ist an seinem oberen Ende mit einer Verschlussplatte 12 luftdicht verschlossen. Mittig in der Verschlussplatte 12 ist ein Stoßdämpferlager 13 angeordnet, an dem die Kolbenstange 4 des Stoßdämpfers 1 festgeschraubt ist. An der Verschlussplatte 12 ist außerdem ein in das Innere des Luftfederbalges 10 weisender Anschlagpuffer 14 befestigt. Der Anschlagpuffer dient dazu, bei hohen Belastungen des Luftfeder-Dämpfer-Moduls einen direkten Kontakt der Verschlussplatte 12 mit dem Abrollkolben 5 zu verhindern. Federt der Luftfederbalg 10 über die betriebsgemäße Einfederung hinaus ein, trifft der Anschlagpuffer 14 auf die Pufferanschlagfläche 8 des Abrollkolbens 5. Im Abrollkolben 5 ist an der inneren Oberfläche der Pufferanschlagfläche 8 ein Rohr 15 angeschweißt. Das Rohr 15 greift um ein Außenrohr 16 des Stoßdämpfers 1 herum und ist von diesem radial im Umfang beabstandet. Die Länge des Rohres ist so bemessen, dass es in unbelastetem Zustand axial spielfrei zwischen der inneren Oberfläche der Pufferanschlagfläche 8 und dem Ringflansch 2 sitzt. Trifft der Anschlagpuffer 14 der Verschlussplatte 12 auf die Pufferanschlagfläche 8 auf, wird die Pufferkraft über das Rohr 15 und den Ringflansch 2 in den Stoßdämpfer 1 geleitet. Eine Verrollung 17 des Stoßdämpfers 1 bleibt dadurch bei allen Belastungsfällen von aus der Luftfeder eingeleiteten Kräften frei. Die Verbindungsöffnung 18 sorgt für eine Verbindung der Innenvolumina des Abrollkolbens 5 und des Luftfederbalges 10.

1: Stoßdämpfer
2: Ringflansch
3: Befestigungsauge
4: Dämpferstange
5: Abrollkolben
6: Kolbendeckel
7: Konussitz
8: Pufferanschlagfläche
9: Zentrische Öffnung in der Pufferanschlagfläche 8
10: Luftfederbalg
11: Dichtwulst des Luftfederbalges 10
12: Verschlussplatte
13: Stoßdämpferlager
14: Anschlagpuffer
15: Rohr
16: Außenrohr des Stoßdämpfers 1
17: Verrollung
18: Verbindungsöffnung

Claims

Luftfeder-Dämpfer-Modul, umfassend – einen Stoßdämpfer (1) – mit einem Außenrohr (16) mit einem Verschluss (17) an einem in Einbaulage nach oben weisenden oberen Ende des Stoßdämpfers (1), – mit einem vom oberen Ende des Stoßdämpfers (1) beabstandeten, auf dem Außenrohr (16) fixierten Ringflansch (2) und – mit einer Dämpferstange (4) – einen auf dem oberen Ende des Stoßdämpfers (1) angeordneten Abrollkolben (5) – mit einem Kolbendeckel (6) mit einer äußeren und einer inneren Oberfläche und – mit einem Kolbenboden mit einer zentrischen Öffnung, – einen auf dem Abrollkolben (5) angeordneten und fixierten Luftfederbalg (10) mit einer dem Abrollkolben (5) zugeordneten und einer dem Abrollkolben (5) abgewandten Öffnung, – eine den Luftfederbalg (10) an der dem Abrollkolben (5) abgewandten Öffnung verschließende Verschlussplatte (12), – einen im Inneren des Luftfederbalges (10) angeordneten Anschlagpuffer (14) aus elastomerem Werkstoff, wobei der Abrollkolben (5) mit der Öffnung im Kolbenboden über das obere Ende des Stoßdämpfers (1) gestülpt ist und der Kolbenboden sich über den Ringflansch (2) auf dem Außenrohr (16) des Stoßdämpfers (1) abstützt, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem Anschlagpuffer (14) abgewandten inneren Oberfläche des Kolbendeckels (6) zentrisch ein Rohr (15) fixiert ist, das in montiertem Zustand um den Stoßdämpfer (1) herumgreift und sich auf dem Ringflansch (2) des Stoßdämpfers abstützt, wobei die innere Oberfläche des Kolbendeckels (6) und der Verschluss (17) des Stoßdämpfers (1) durch einen Spalt beabstandet sind.
Luftfeder-Dämpfer-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (15) in seiner axialen Ausdehnung so bemessen ist, dass es in montiertem, unbelasteten Zustand des Abrollkolbens (5) in Einbaulage nach unten aus der Öffnung des Kolbenbodens um ein derart vorbestimmtes Maß herausragt, dass zwischen Kolbenboden und Ringflansch (2) ein Spalt verbleibt und der Kolbenboden erst durch die normale Betriebsbelastung der Luftfeder auf dem Ringflansch (2) zum Anliegen kommt.
Luftfeder-Dämpfer-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenvolumen des Abrollkolbens (5) über mindestens eine Öffnung (18) in Kolbendeckel (6) oder Rohr (15) mit dem Innenvolumen des Luftfederbalges (10) verbunden ist.
Luftfeder-Dämpfer-Modul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbendeckel (6) mindestens teilweise als zentrische konkave Pufferanschlagfläche (8) so ausgebildet ist, dass beim Auftreffen des Anschlagpuffers (14) auf die Pufferanschlagfläche (8) Abrollkolben (5) und Anschlagpuffer (14) zentrisch zueinander ausgerichtet sind.