DE102006037664A1

DE102006037664A1 - Luftfeder

Info

Publication number: DE102006037664A1
Application number: DE102006037664A
Authority: DE
Inventors: Hans Peter Krauss
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2006-08-11
Filing date: 2006-08-11
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2026-08-12
Also published as: DE102006037664B4

Abstract

Luftfeder für ein Fahrzeug, die die folgenden Bestandteile enthält: ein erstes Endstück, welche mit dem Fahrzeugrahmen verbindbar ist, ein zweites Endstück, welches mit einem Radträger des Fahrzeuges verbindbar ist, einen elastomeren Balg, welcher an seinem ersten Ende mittels eines ersten Klemmringes an dem ersten Endstück befestigbar ist und an seinem zweiten Ende mittels eines zweiten Klemmringes an dem zweiten Endstück befestigbar ist, so dass eine geschlossene Luftkammer entsteht, wobei zumindest ein Teilbereich des ersten oder zweiten Klemmringes und zumindest ein Teilbereich des ersten oder zweiten Endstücks zur Befestigung des ersten oder zweiten Balgendes an dem ersten oder zweiten Endstück in einer ersten oder zweiten Klemmverbindung plastisch verformbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 eine Luftfeder für ein Fahrzeug mit einem ersten Endstück, welches mit dem Fahrzeugrahmen verbindbar ist, einem zweiten Endstück, welches mit einem Radträges des Fahrzeuges verbindbar ist, einem elastomeren Balg, welcher an seinem ersten Ende mittels eines ersten Klemmringes an dem ersten Endstück befestigbar ist und an seinem zweiten Ende mittels eines zweiten Klemmringes an dem zweiten Endstück befestigbar ist, so dass eine geschlossene Luftkammer entsteht.
Eine Luftfeder der eingangs genannten Art ist aus der EP0306732B1 bekannt. Die Luftfeder weist einen Schlauchrollbalg, ein Anschlussteil und einen Spannring auf. Der Schlauchrollbalg und der Spannring werden mittels eines Klemmwerkzeuges gemeinsam und gleichzeitig in axialer Richtung in eine umlaufende Aussparung des Anschlussteils gepresst, um das eine Ende das Schlauchrollbalges zwischen dem Anschlussteil und dem Spannring zu befestigen. Dabei wird das Anschlussteil zumindest partiell aufgeweitet und die Klemmkraft resultiert aus der elastischen Verformung des Spannringes und des Anschlussteiles. Der Nachteil dieser Klemmverbindung besteht darin, dass der Schlauchrollbalg bereits während des Klemmvorgangs durch die elastischen Kräfte der Bauteile zwischen dem Spannring und dem Anschlussteil eingeklemmt wird und gleichzeitig in axialer Richtung verschoben wird, was zu Beschädigungen des Schlauchrollbalges führen kann. Ein weiterer Nachteil dieser Klemmverbindung ist in der aufgrund der Bauteiltoleranzen unsicheren (elastischen) Klemmkraft zu sehen, welche somit starken toleranzbedingten Schwankungen aufweist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine sichere Klemmverbindung eines Schlauchrollbalges herzustellen, welche den Schlauchrollbalg nicht schädigt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Gemäß dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruchs 1 ist vorgesehen, dass zumindest ein Teilbereich des ersten oder zweiten Klemmrings und zumindest ein Teilbereich des ersten oder zweiten Endstücks zur Befestigung des ersten oder zweiten Balgendes an dem ersten oder zweiten Endstück in einer ersten oder zweiten Klemmverbindung plastisch verformbar sind.
Der Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass die Flächenpressung des Schlauchrollbalges nach dem Klemmvorgang annähernd genauso groß ist, wie während des Klemmvorgangs, d.h. der Schlauchrollbalg wird während des Klemmvorgangs nicht überlastet, was einer möglichen Schädigung entgegensteht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Bauteile für den Klemmvorgang nicht überdimensioniert werden müssen, sondern nur so dimensioniert werden, wie es für den Einsatz der Luftfeder erforderlich ist. Vorteilhaft ist auch, dass erfindungsgemäß eine prozesssichere Klemmverbindung entsteht, bei der durch die plastische Verformung des Klemmringes und des Endstücks eine größere Flächenpressung möglich ist, als durch eine elastische Klemmverbindung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die erfindungsgemäße Klemmverbindung größere Bauteiltoleranzen des Klemmrings, des Schlauchrollbalges und/oder des Endstücks sicher zusammengefügt werden können, was eine einfache und kostengünstige Herstellung dieser Bauteile gestattet. Damit ist es möglich den Werkstoff der Bauteile optimal auszunutzen und die Geometrie der Bauteile so zu gestalten, dass Werkstoff und damit Gewicht und Kosten eingespart werden können.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 ist vorgesehen, dass mindestens der erste oder zweite Klemmring oder das erste oder zweite Endstück im ungespannten Zustand einen Konuswinkel ausweist, welcher durch den Klemmvorgang reduziert wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Schlauchrollbalg während des Klemmvorgangs nicht zwischen dem Klemmring und dem Endstück in axialer Richtung verschoben wird und damit keine Beschädigungen erfährt. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Klemmring und/oder das Endstück dünnwandiger ausgeführt werden können, da aufgrund der plastischen (Kalt-)Verformung des konusförmigen Endteils des jeweiligen Bauteils eine erhöhte Werkstofffestigkeit und Steifigkeit eintritt.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist vorgesehen, dass die Flächenpressung des Balges der ersten und/oder zweiten Klemmverbindung durch den Werkstoff des Klemmringes und/oder des Endstückes vorgebbar ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die Auswahl eines geeigneten Werkstoffs die gewünschte plastische Verformung und Kaltverfestigung dieses, in Abhängigkeit der Wandstärke und der geometrischen Gestaltung, definiert gewählt und eingestellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 4 ist vorgesehen, dass die Flächenpressung der ersten und/oder zweiten Klemmverbindung durch die Wandstärke des ersten oder zweiten Klemmringes und/oder des ersten oder zweiten Endstückes vorgebbar ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die Auswahl einer geeigneten Wandstärke die Verformung und Kaltverfestigung der entsprechenden Bauteile, in Abhängigkeit des Werkstoffs und der geometrischen Gestaltung, definiert gewählt und eingestellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 ist vorgesehen, dass die Flächenpressung der ersten und/oder zweiten Klemmverbindung durch die geometrische Gestaltung des ersten oder zweiten Klemmringes und/oder des ersten oder zweiten Endstückes vorgebbar ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die Auswahl einer geeigneten geometrischen Gestaltung die Verformung und Kaltverfestigung der entsprechenden Bauteile, in Abhängigkeit des Werkstoffs und der Wandstärke, definiert gewählt und eingestellt werden kann.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 6 ist vorgesehen, dass der erste und/oder zweite Klemmring und das erste und/oder zweite Endstück in einem axialen Klemmvorgang zueinander gefügt werden. Der Vorteil dieser erfindungsgemäßen Weiterbildung ist darin zu sehen, dass die Überwachung des Klemmprozesses wesentlich vereinfacht werden kann bzw. entfallen kann, da die Klemmparameter von den einzelnen Bauteilabmessungen des Klemmrings, des Schlauchrollbalges und des Endstück abhängig sind. Soweit die Bauteiltoleranzen in den vorgesehenen Grenzen liegen, ist für eine sichere Klemmverbindung ein axialer Klemmvorgang ohne zusätzliche Überwachung, z.B. der Klemmkraft oder dgl., möglich.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des nebengeordneten Anspruchs 7 gelöst. Gemäß dem Anspruch 7 ist vorgesehen, dass der erste und/oder zweite Klemmring und das erste und/oder zweite Endstück mit dazwischen liegenden erstem oder zweitem Balgende in axialer Richtung zueinander zu einer ersten oder zweiten Klemmverbindung zusammengefügt werden, wobei der erste oder zweite Klemmring und/oder das erste oder zweite Endstück zumindest teilweise plastisch verformt werden. Der erfindungsgemäße Vorteil ist darin zu sehen, dass ein absolut sicheres, einfaches und kostengünstiges Verfahren zur Klemmung von Luftfederbälgen vorliegt. Insbesondere kann eine aufwendige Überwachung der Klemmparameter vereinfacht werden oder entfallen. Auch die Bauteiltoleranzen können reduziert werden, was die Kosten der Bauteile senkt. Die aus der maximalen axialen Presskraft resultierende Klemmkraft während des Klemmvorgangs ist annähernd gleich der Klemmkraft im Betrieb. Es ist keine Überhöhung der axialen Presskraft notwendig, um die Klemmverbindung herzustellen, was die Bauteile und insbesondere den Schlauchrollbalg vor Überbeanspruchung und Beschädigungen schützt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 8 ist vorgesehen, dass der erste und/oder zweite Klemmring und das erste und/oder zweite Endstück einen Konuswinkel aufweisen, welcher durch den Klemmvorgang reduziert wird. Der Vorteil dieser Weiterbildung ist darin zu sehen, dass der Schlauchrollbalg während des Klemmvorgangs vor Beschädigungen bewahrt wird, da dieser nicht zwischen dem Klemmring und dem Endstück in axialer Richtung verschoben wird. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Klemmring und/oder das Endstück dünnwandiger ausgeführt werden können, da aufgrund der plastischen (Kalt-)Verformung des konusförmigen Endteils des jeweiligen Bauteils eine erhöhte Werkstofffestigkeit und Steifigkeit eintritt.
Gemäß einer erfindungsgemäßen Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 ist vorgesehen, dass die in der ersten oder der zweiten Klemmverbindung auf das erste und/oder das zweite Balgende wirkende Flächenpressung durch den Werkstoff, die geometrische Gestaltung und/oder die Wandstärke des ersten und/oder zweiten Klemmringes und/oder des ersten und/oder des zweiten Endstücks beeinflussbar ist. Der Vorteil dieser Weiterbildung der Erfindung ist darin zu sehen, dass durch die Auswahl eines geeigneten Werkstoffs, einer geeigneten Wandstärke oder der geometrischen Gestaltung die gewünschte plastische Verformung und Kaltverfestigung des entsprechenden Bauteils definiert gewählt und eingestellt werden kann.
Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den Ansprüchen und den Figuren zu entnehmen, darin zeigen,
1 eine Luftfeder,
2a einen Ausschnitt einer Klemmverbindung,
2b einen Ausschnitt einer Klemmverbindung und
3 ein Diagramm des Klemmkraftverlaufs.
Die 1 zeigt eine Luftfeder 1 mit einem ersten Klemmring 2, einem ersten Endstück 4, einem Schlauchrollbalg 6, einem zweiten Endstück 8 und einem zweiten Klemmring 10. Der erste Klemmring 2 ist so mit dem ersten Ende des Schlauchrollbalges 6 und dem ersten Endstück 4 verbunden, dass eine erste Klemmverbindung 12a entsteht, welche den Schlauchrollbalg 6 sicher und luftdicht zwischen dem Klemmring 2 und dem Endstück 4 befestigt. Der zweite Klemmring 10 ist so mit dem zweiten Ende des Schlauchrollbalges 6 und dem zweiten Endstück 8 verbunden, dass eine zweite Klemmverbindung 12b entsteht, welche den Schlauchrollbalg 6 sicher und luftdicht zwischen dem Klemmring 10 und dem Endstück 8 befestigt. Von dem ersten Klemmring 2, dem Schlauchrollbalg 6 und dem zweiten Klemmring 10 wird eine Luftkammer 1a umschlossen. Es ist aber auch möglich, dass das erste Endstück 4 und/oder das zweite Endstück 8 zusätzlich oder in Verbindung mit dem Schlauchrollbalg 6 dazu verwendet werden, die Luftkammer 1a zu bilden und zu umschließen. Weiterhin ist es möglich einen herkömmlichen Stoßdämpfer oder dgl. innerhalb der Luftfeder anzuordnen.
Die 2a beschreibt eine Klemmverbindung 12a einer Luftfeder 1 vor dem axialen Zusammenfügen des Klemmringes 2 gegenüber dem Endstück 4 und dem dazwischen angeordneten Schlauchrollbalg 6. Der Klemmring 2 weist gegenüber der Rotationsachse 18 einen Konus-Winkel alpha (α) auf und das Endstück 4 weist gegenüber der Rotationsachse 18 einen Konus-Winkel beta (β) auf. Beide Konus-Winkel alpha, beta (β, β) werden durch die axiale Pressrichtung des Presswerkzeuges und den Klemmvorgang der Bauteile zueinander reduziert, was in 2b dargestellt ist.
Die 2b zeigt eine Klemmverbindung 12a einer Luftfeder 1 nach dem axialen Zusammenfügen des Klemmringes 2 gegenüber dem Endstück 4 und dem dazwischen angeordneten Schlauchrollbalg 6. Der Klemmring 2 weist gegenüber der Rotationsachse 18 einen Konus-Winkel alpha 1 (α1) auf welcher kleiner ist als der Konus-Winkel alpha (α). Das Endstück 4 weist gegenüber der Rotationsachse 18 einen Konus-Winkel beta1 (β1) auf, welcher kleiner ist als der Konus-Winkel beta (β). Der Klemmring 2 und das Endstück 4 sind durch Klemmvorgang plastisch verformt worden, wodurch u.a. eine Klemmkraft in axialer Richtung hervorgerufen wird, so dass der Schlauchrollbalg 6 sicher und luftdicht zwischen dem Klemmring 2 und dem Endstück 4 befestigt ist.
Die 3 zeigt ein Diagramm des Kraft-Weg-Verlaufes während des Klemmvorgangs, wobei auf der Abzisse der Weg S und auf der Ordinate die Kraft F aufgetragen ist. Zu Beginn des Klemmvorganges, bei der Wegstrecke S1 gleich Null, ist auch die Kraft F1 gleich Null. Von diesem Punkt steigt die Kraft über dem Pressweg annähernd linear an, bis der Press- bzw. Klemmweg S2 und die maximale Presskraft bzw. Klemmkraft F2 erreicht ist. Danach ist der Kraftverlauf über dem Weg annähernd konstant. Die Klemmkraft bleibt auch während des Betriebs, d.h. auch lange nach dem Press- bzw. Klemmvorgang, auf dem Kraftniveau der Kraft F2 erhalten. Es ist keine überhöhte Press- bzw. Klemmkraft erforderlich, welche nach dem Klemmvorgang auf ein bestimmtes Kraftniveau abfällt, wie dies bei rein elastischen Klemmverbindungen der Fall ist.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung bei allen Luftfedern, Luftfeder-Dämpfer-Einheiten oder Luftfedermodulen anwendbar, welche einen plastisch verformbaren Klemmring und ein plastisch verformbares Endstück aufweisen.

1: Luftfeder
1a: Luftkammer
2: erster Klemmring
4: erstes Endstück
6: Schlauchrollbalg
6a: Rollfalte
8: zweites Endstück
10: zweiter Klemmring
12a: erste Klemmverbindung
12b: zweite Klemmverbindung
14: Presswerkzeug
16: axiale Pressrichtung
18: Rotationsachse
F: Kraft
F1: erste Kraft
F2: zweite Kraft
S: Weg
S1: erste Wegstrecke
S2: zweite Wegstrecke
alpha (α): Winkel (alpha)
beta (β): Winkel (beta)
alpha1 (α1): Winkel (alpha1)
beta1 (β1): Winkel (beta1)

Claims

Luftfeder für ein Fahrzeug die die folgenden Bestandteile enthält: ein erstes Endstück, welches mit dem Fahrzeugrahmen verbindbar ist, ein zweites Endstück, welches mit einem Radträges des Fahrzeuges verbindbar ist, einen elastomeren Balg, welcher an seinem ersten Ende mittels eines ersten Klemmringes an dem ersten Endstück befestigbar ist und an seinem zweiten Ende mittels eines zweiten Klemmringes an dem zweiten Endstück befestigbar ist, so dass eine geschlossene Luftkammer entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teilbereich des ersten oder zweiten Klemmrings und zumindest ein Teilbereich des ersten oder zweiten Endstücks zur Befestigung des ersten oder zweiten Balgendes an dem ersten oder zweiten Endstück in einer ersten oder zweiten Klemmverbindung plastisch verformbar sind.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens der erste oder zweite Klemmring oder das erste oder zweite Endstück im ungespannten Zustand einen Konuswinkel ausweist, welcher durch den Klemmvorgang reduziert wird.
Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung des Balges der ersten und/oder zweiten Klemmverbindung durch den Werkstoff des Klemmringes und/oder des Endstückes vorgebbar ist.
Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung der ersten und/oder zweiten Klemmverbindung durch die Wandstärke des ersten oder zweiten Klemmringes und/oder des ersten oder zweiten Endstückes vorgebbar ist.
Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenpressung der ersten und/oder zweiten Klemmverbindung durch die geometrische Gestaltung des ersten oder zweiten Klemmringes und/oder des ersten oder zweiten Endstückes vorgebbar ist.
Luftfeder nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Klemmring und das erste und/oder zweite Endstück in einem axialen Klemmvorgang zueinander gefügt werden.
Verfahren zur Befestigung eines elastomeren Balges an einem Endstück nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Klemmring und das erste und/oder zweite Endstück mit dazwischen liegenden erstem oder zweitem Balgende in axialer Richtung zueinander zu einer ersten oder zweiten Klemmverbindung zusammengefügt werden, wobei der erste oder zweite Klemmring und/oder das erste oder zweite Endstück zumindest teilweise plastisch verformt werden.
Verfahren zur Befestigung eines elastomeren Balges an einem Endstück nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder zweite Klemmring und das erste und/oder zweite Endstück einen Konuswinkel aufweisen, welcher durch den Klemmvorgang reduziert wird.
Verfahren zur Befestigung eines elastomeren Balges an einem Endstück nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die in der ersten oder der zweiten Klemmverbindung auf das erste und/oder das zweite Balgende wirkende Flächenpressung durch den Werkstoff, die geometrische Gestaltung und/oder die Wandstärke des ersten und/oder zweiten Klemmringes und/oder des ersten und/oder des zweiten Endstücks beeinflussbar ist.