DE102007035640A1

DE102007035640A1 - Tauchkolben

Info

Publication number: DE102007035640A1
Application number: DE102007035640A
Authority: DE
Inventors: Martin Eise; Horst Stedron
Original assignee: LKH Kunststoffwerk GmbH and Co KG
Current assignee: LKH Kunststoffwerk GmbH and Co KG
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2009-01-29
Also published as: WO2009015821A1; US20100127438A1; EP2185834A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für eine Luftfeder, der als Hohlkörper ausgebildet ist und einen Boden aufweist, an dem ein umlaufendes Mantelteil mittelbar oder unmittelbar angekoppelt ist, und der an seinem dem Boden abgewandten Deckelbereich einen Anschlussrand für einen Balg und wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung aufweist. Um einen solchen Tauchkolben mit geringem konstruktiven Aufwand einfach fertigen zu können, sieht die Erfindung vor, dass der Hohlkörper ein topfförmiges Unterteil aufweist, das den Boden und das Mantelteil bildet, dass auf das Unterteil ein Oberteil aufgesetzt und mit dem Unterteil luftdicht verbunden ist, und dass das Oberteil den Anschlussrand aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für eine Luftfeder, der als Hohlkörper ausgebildet ist und einen Boden aufweist, an dem ein umlaufendes Mantelteil mittelbar oder unmittelbar angekoppelt ist, und der an seinem, dem Boden abgewandten Deckelbereich einen Anschlussrand für einen Balg und wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung aufweist.
Ein derartiger Tauchkolben ist aus der US 6, 386, 524 B1 bekannt. Dabei wird der Hohlkörper von zwei umlaufenden Wänden gebildet, wobei eine innere umlaufende Wand konzentrisch zu einer äußeren umlaufenden Wand angeordnet ist. Die beiden umlaufenden Wände sind dabei über Versteifungsrippen gegeneinander abgestützt. Die innere umlaufende Wand umschließt im Deckelbereich des Tauchkolbens eine Luftdurchtrittsöffnung. Die Luftdurchtrittsöffnung wird dabei von einem Rand begrenzt, an dem einen Balg befestigt werden kann. Der Bodenbereich des Tauchkolbens kann mit einer Platte verschlossen werden. Die Platte ist dabei mit den unteren Rändern der umlaufenden Wände stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verklebt. Um der Luftfeder ein möglichst großes Luftvolumen zur Verfügung zu stellen, ist die umlaufende innere Wand mit Luftdurchtrittsöffnungen versehen, die die einzelnen Volumen-Bereiche des Hohlkörpers miteinander verbinden. Bei schnellen Lastwechseln kann es im Bereich dieser Luftdurchtrittsöffnungen zu unerwünschten Luftschwingungen kommen. Darüber hinaus beansprucht die innere umlaufende Wand Raum und schränkt so das verfügbare Luftvolumen des Hohlkörpers ein.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Tauchkolben der eingangs erwähnten Art zu schaffen, der einen einfachen Aufbau aufweist und einfach fertigbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Hohlkörper ein topfförmiges Unterteil aufweist, das den Boden und das Mantelteil bildet, dass auf das Unterteil ein Oberteil aufgesetzt und mit dem Unterteil luftdicht verbunden ist, und dass das Oberteil den Anschlussrand aufweist.
Das topfförmige Unterteil lässt sich einfach fertigen und bildet den unteren luftdichten Abschluss des Hohlkörpers. Auf das Unterteil lässt sich das Oberteil deckelartig aufsetzen, so dass der vom Hohlkörper bestimmte Hohlraum begrenzt ist. Das Oberteil bildet mit seinem Anschlussrand die Koppelstelle für den Balg. Somit lässt sich die Krafteinleitung vom Oberteil in das Unterteil über die Gestaltung des Oberteils steuern. Insbesondere ist es möglich, dass, wenn dies gewünscht ist, eine Lastabtragung vom Oberteil direkt in das umlaufende Mantelteil des Unterteils vorgenommen wird. Auf diese Weise ergibt sich ein einfacher und stabiler Aufbau des Tauchkolbens.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass das Mantelteil einen zylindrischen Bereich aufweist, der in eine zylindrische mit gleichem Durchmesser umlaufende Seitenwand des Oberteils übergeht. Die ineinander übergehenden zylindrischen Bereiche von Oberteil und Unterteil können die Anlage- und Abrollfläche für den Balg bilden. Durch diese Gestaltung ist auch eine bausatzartige Auslegung des Tauchkolbens möglich. Beispielsweise kann das Oberteil als universell einsetzbares Bauteil auf verschiedene Unterteile aufgesetzt werden. Denkbar ist es dabei, dass die verschiedenen Unterteile unterschiedliche Luftvolumen einschließen.
Die bausatzartige Gestaltung des Tauchkolbens kann im Rahmen der Erfindung auch erreicht werden, wenn zwischen dem Unterteil und dem Oberteil eine standardisierte Schnittstelle geschaffen ist.
Eine luftdicht in Verbindung des Unterteils mit dem Oberteil kann auf einfache Weise dadurch erreicht werden, dass das Unterteil und das Oberteil jeweils einen umlaufenden Rand aufweisen, und dass das Oberteil mit dem Unterteil an den Rändern mittels einer abgedichteten Verbindung aneinander gefügt sind.
Zur Verbesserung der Lastabtragung sieht eine denkbare Erfindungsausgestaltung vor, dass das Unterteil und/oder das Oberteil mittels Versteifungselementen ausgesteift sind. Dabei können die Versteifungselemente des Unterteils als Rippen ausgebildet sein, die an das Mantelteil einstückig angeformt sind und sich in Radialrichtung erstrecken.
Bei der konstruktiven Gestaltung des Oberteiles ergibt sich ein stabiler Aufbau dadurch, dass die Versteifungungselemente des Oberteiles einteilig an den Anschlussrand angeformt sind und in den von dem Anschlussrand umgebenen Luftdurchtrittsbereich ragen, und dass zumindest ein Teil der Versteifungungselemente an ihrem, dem Anschlussrand abgekehrten Bereich mit einem Versteifungsteil verbunden sind. Mit dieser Konstruktion können die radial wirkenden Spannkräfte des Balgs sicher aufgenommen und abgetragen werden.
Eine weitere Aussteifung des Tauchkolbens kann dadurch erreicht werden, dass wenigstens ein Teil der Versteifungselemente des Deckelteils ein Stützteil tragen, das an einem Gegenstützteil des Unterteils abgestützt ist.
Eine denkbare Erfindungsalternative ist dergestalt, dass die Versteifungungselemente des Unterteils und des Oberteils zumindest teilweise gegeneinander abgestützt sind. Damit wird die Kraftableitung vom Oberteil in das Unterteil begünstigt.
Eine mögliche Erfindungsgestaltung ist derart, dass das deckelartige Oberteil einen Teil-Hohlraum umschließt, der mit dem vom Unterteil gebildeten Teil-Hohlraum zu einem Gesamt-Hohlraum vereinigt ist, wobei die Teile-Hohlräume in luftleitender Verbindung stehen.
Das Unterteil und das Oberteil sind bevorzugt als Kunststoff-Spritzgussteile ausgebildet.
Wenn es vorgesehen ist, dass das Oberteil im Anschluss an die zylindrische umlaufende Seitenwand einen konvexen Rundungsübergang aufweist, der einen Übergangsabschnitt trägt, dass der Übergangsabschnitt in Richtung auf das Unterteil geneigte verläuft, und dass sich an den Übergangsabschnitt über einen konkaven Rundungsübergang der ringförmige Anschlussrand anschließt, dann ergibt sich ein Überleitungsbereich zwischen der Seitenwand und dem Anschlussrand, der den Balg spannungsoptimiert umlenkt.
Gemäß einer bevorzugten Erfindungsausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass der Boden des Unterteils ein Verstärkungselement aufweist, das an den Boden angekoppelt oder in den Boden, beispielsweise im Kunststoffspritzgussverfahren, eingebettet ist. Das Verstärkungselement steift den Boden zumindest teilweise aus. Dadurch ist die Kraftübertragung auf ein angeschlossenes Achs- beziehungsweise Karosserieteil verbessert. Dies bringt hinsichtlich der Kraftverteilung insbesondere dann Vorteile, wenn der Boden nicht vollflächig auf dem Achs-/Karosserieteil aufsteht.
Vorteilhafterweise kann es vorgesehen sein, dass das Verstärkungselement als Platte oder als Ring ausgebildet ist, wobei die Plattenebene beziehungsweise Ringebene in Richtung der Bodenebene ausgerichtet ist.
Wenn ein Tauchkolben derart gestaltet ist, dass das Verstärkungselement eine größere Härte als der Boden aufweist und beispielsweise aus Metall besteht, dann kann das Unterteil als Verbundbauteil aus zwei verschiedenen Materialien kostenoptimiert gefertigt werden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in denen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: in perspektivischer Explosionsdarstellung einen Tauchkolben mit einem Unterteil und einem Oberteil,
2: den Tauchkolben gemäß 1 in Zusammenbaudarstellung sowie in Seitenansicht und im Schnitt, und
3: den Tauchkolben gemäß 1 und 2 in perspektivischer Schnittdarstellung.
Die 1 zeigt einen Tauchkolben bestehend aus einem Unterteil 10 und einem Oberteil 20. Die konstruktive Gestaltung dieser beiden Bauteile lässt sich näher auch der 2 entnehmen. Dementsprechend weist das Unterteil 10 einen Boden 12 auf, an den ein umlaufendes Mantelteil 11 einstückig angeformt ist. Weiterhin ist an den Boden 12 eine Befestigungsaufnahme 13 zentrisch angeformt. Die Befestigungsaufnahme 13 umschließt eine Aufnahmeraum in dem ein Befestigungselement, beispielsweise eine Mutter eingelegt werden kann die zylindrische Befestigungsaufnahme 13 geht in ein Gegenstützteil 14 über, dass ebenfalls zentrisch geformt ist. Das Gegenstützteil 14 umschließt einen Aufnahmebereich. Eine Befestigungsschraube, die in die Mutter der Befestigungsaufnahme 13 eingeschraubt ist, findet mit ihrem Gewinde im Gegenstützteil 14 Platz.
Das umlaufende, zylindrische Mantelteil 11 weist einen umlaufenden Rand 15 auf. Dieser Rand 15 wird dabei von einer stufenartigen Querschnittverjüngung des Mantelteils 11 gebildet.
In dem von dem Unterteil 10 umschlossenen Hohlraum sind Versteifungelemente 16 angeordnet. Die Versteifungselemente 16 sind als Rippen ausgebildet. Sie erstrecken sich ausgehend von dem Mantelteil 11 radial nach innen. Sie sind an die Befestigungsaufnahme 13, das Mantelteil 11 und den Boden 12 einstückig angebunden. Wie die 1 veranschaulicht, ist ein Teil der Versteifungselemente 16 nur an die Befestigungsaufnahme 13, ein anderer Teile der Versteifungselemente 16 an die Befestigungsaufnahme 13 und das Gegenstützteil 14 angeformt. Diese unterschiedlichen Versteifungselemente 16 sind immer wechselständig angeordnet. Das Unterteil 10 ist als Spritzgussteil gestaltet. Es ist in Richtung seiner Mittellängsachse (siehe gestrichelte Linie in 2) ohne Hinterschnitt konstruiert, so dass es in diese Richtung entformt werden kann, ohne dass ein Schieber-Werkzeug erforderlich ist
Das Oberteil 20 weist einen umlaufenden Rand 21 auf. Dieser ist ebenso wie der Rand 15 des Unterteils 10 abgesetzt und stufenförmig ausgebildet. An den Rand 21 schließt sich eine zylindrische umlaufende Seitenwand 22 an. Die Seitenwand geht über einen konvexen Rundungsübergang 23 in einen Übergangsabschnitt 24 über. Der Übergangsabschnitt 24 ist in Richtung auf das Unterteil 10 geneigt. Der Übergangsabschnitt 24 läuft in einem konkaven Rundungsübergang 25 aus. An den Rundungsübergang 25 schließt sich ein Anschlussrand 26 einstückig an. Der Anschlussrand 26 ist ringförmig ausgebildet. Der Anschlussrand 26 schließt mit einem Wulst 27 ab und umgibt einen Luftdurchtrittsbereich.
Wie die 1 erkennen lässt, sind an den Anschlussrand 26 Versteifungselemente 28 angeformt. Diese erstrecken sich radial nach innen. An ihren dem Anschlussrand 26 abgekehrten Ende sind die Versteifungselemente 28 an ein ringförmig umlaufendes Versteifungsteil 29.1 angebunden. Die Versteifungselemente 28 und das Verstei fungsteil 29.1 steifen den Anschlussrand 26 aus. Wie die 2 erkennen lässt, sind die Versteifungselemente 28 auch einstückig an die Seitenwand 22, die Rundungsübergänge 23 und 25 und den Übergangsabschnitt 24 angeformt. Damit erstrecken sich die Versteifungselemente 28 radial. An ihren der Seitenwand 22 abgewandten Enden sind die Versteifungselemente 28 an das Versteifungsteil 29 angeformt. Das Versteifungsteil 29 weist ein hohlzylindrisches Stützteil 29.2 auf. Dieses Stützteil 29.2 geht über ein Wandelement 29.1 in einen konusförmigen Bereich des Versteifungsteils 29 über.
Das Oberteil 20 ist ebenso wie das Unterteil 10 als Spritzgussteil ausgebildet. Die Entformung erfolgt wieder längst der in 2 gezeigten Mittellängsachse (gestrichelte Linie). Das Oberteil 20 ist in dieser Richtung ohne Hinterschnitt konstruiert, so dass es in einem Werkzeug ohne Schieber entformt werden kann
Die Umfangs-Verteilung der Versteifungselemente 28, 16 des Oberteils 20 und des Unterteils 10 sind aufeinander angepasst und in gleicher Teilung zueinander beanstandet angeordnet. Damit können die Versteifungselemente 28, 16 von Oberteil 20 und Unterteil 10 aufeinander ausgerichtet werden. Wie die 2 und 3 zeigen, stehen die Versteifungselemente 28 des Oberteils 20 auf den Versteifungselementen 16 des Unterteils 10 auf, so dass eine Lastabtragung möglich ist.
Bei der Montage wird das Oberteil 20 mit seinem Rand 21 auf den Rand 15 des Unterteils 10 aufgesetzt. Wie die 2 zeigt, gehen die Seitenwand 22 und das Mantelteil 11 ohne Absatz ineinander über. Die Ränder 15 und 21 bilden jeweils aneinander liegende Stoßflächen 15.1 und 21.1, so dass eine definierte und begrenzte Fügebewegung erreicht ist. Im Bereich der Ränder 15 und 21 wird eine geeignete Verbindungstechnik verwendet, die einen luftdichten Abschluss ermöglicht. Beispielsweise kann eine stoffschlüssige Verbindung insbesondere eine Klebeverbindung, eine Schweißverbindung oder dergleichen verwendet sein.
Wie die 2 weiter erkennen lässt, liegt das Stützteil 29.2 im gefügten Zustand von Oberteil 20 und Unterteil 10 an dem Gegenstützteil 14 an. Dabei umfasst das Stützteil 29.2 das Gegenstützteil 14 und fixiert es seitlich. Für eine gute Lastabtragung liegt das Wand Elemente 29.1 oben auf dem Gegenstützteil 14 auf
Wie die 2 und 3 erkennen lassen, ist zwischen den Versteifungselementen 16 und 28 ausreichend Freiraum belassen, so dass sämtliche Innenraumbereiche des Unterteils 10 und des Oberteils 20 miteinander in Luft leitender Verbindung stehen.
In der 2 ist ein Balg 30 angedeutet. Zur besseren Übersichtlichkeit ist der Balg 30 nur linksseitig an dem Tauchkolben gezeigt. Selbstverständlich ist der Balg 30 in bekannter Weise umlaufend angeordnet. Der Balg 30 weist einen Befestigungsring 31 auf, der an dem Anschlussrand 26 anliegt und daran befestigt ist. Der Balg 30 wird im Anschluss an seinen Befestigungsring 31 über die Rundungsübergänge 23 und 25 des Oberteils 20 kontinuierlich umgelenkt und seitlich entlang der Seitenwand 22 und entlang dem Mantelteil 11 geführt. Der von der Seitenwand 22 und dem Mantelteil 11 gebildete Zylinderbereich schafft eine Anlage- und Abrollfläche für den Balg 30. Der von den Balg 30 umschlossene Hohlraum steht mit dem Hohlraum des aus Oberteil 20 und Unterteil 10 zusammengesetzten Hohlkörpers in räumlicher Verbindung. Diese räumliche Verbindung wird mittels der Luftdurchtrittsöffnung in 27.1 im Bereich des Abschlussrandes 26 geschaffen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 6386524 B1 [0002]

Claims

Tauchkolben für eine Luftfeder, der als Hohlkörper ausgebildet ist und einen Boden (12) aufweist, an dem ein umlaufendes Mantelteil (11) mittelbar oder unmittelbar angekoppelt ist, und der an seinem Boden (12) abgewandten Deckelbereich einen Anschlussrand (26) für einen Balg (30) und wenigstens eine Luftdurchtrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper ein topfförmiges Unterteil (10) aufweist, das den Boden (12) und das Mantelteil (11) bildet, dass auf das Unterteil (10) ein Oberteil (20) aufgesetzt und mit dem Unterteil (10) luftdicht verbunden ist, und dass das Oberteil (20) den Anschlussrand (26) aufweist.
Tauchkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelteil (11) einen zylindrischen Bereich aufweist, der in eine zylindrisch mit gleichem Durchmesser umlaufende Seitenwand (22) des Oberteils (20) übergeht.
Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (10) und das Oberteil (20) jeweils einen umlaufenden Rand (15, 21) aufweisen, und dass das Oberteil (20) mit dem Unterteil (10) an den Rändern (15, 21) mittels einer abgedichteten Verbindung aneinander gefügt sind.
Tauchkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (10) und/oder das Oberteil (20) mittels Versteifungselementen (16, 28) ausgesteift sind.
Tauchkolben nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (16) des Unterteils (10) als Rippen ausgebildet sind, die an das Mantelteil (11) einstückig angeformt sind und sich in Radialrichtung erstrecken.
Tauchkolben nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (28) des Oberteils (20) einteilig an den Anschlussrand (26) angeformt sind und in den von dem Anschlussrand umgebenen Luftdurchtrittsbereich ragen, und dass zumindest ein Teil der Versteifungselemente (28) an ihren dem Anschlussrand (26) abgekehrten Bereichen mit einem Versteifungsteil (29) verbunden sind.
Tauchkolben nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Versteifungselemente (28) des Deckelteils (20) ein Stützteil (29.2) tragen, das an einem Gegenstützteil (14) des Unterteils (10) abgestützt ist.
Tauchkolben nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Versteifungselemente (16 und 28) des Unterteils (10) und des Oberteils (20) zumindest teilweise gegeneinander abgestützt sind.
Tauchkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das deckelartige Oberteil (20) einen Teil-Hohlraum umschließt, der mit dem vom Unterteil (10) gebildeten Teil-Hohlraum zu einem Gesamt-Hohlraum vereinigt ist, wobei die Teil-Hohlräume in luftleitender Verbindung stehen.
Tauchkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterteil (10) und/oder das Oberteil (20) als Kunststoff-Spritzgussstück ausgebildet sind.
Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Oberteil (20) im Anschluss an die zylindrisch umlaufende Seitenwand (22) einen konvexen Rundungsübergang aufweist, der einen Übergangsabschnitt (24) trägt, dass der Übergangsabschnitt (24) in Richtung auf das Unterteil (10) geneigt verläuft, und dass sich an den Übergangsabschnitt (24) über einen konkaven Rundungsübergang (25) der ringförmige Anschlussrand (26) anschließt.
Tauchkolben nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (12) des Unterteils (10) ein Verstärkungselement aufweist, das an den Boden (12) angekoppelt oder in den Boden (12), beispielsweise im Kunststoffspritzgussverfahren, eingebettet ist.
Tauchkolben nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement als Platte oder als Ring ausgebildet ist, wobei die Plattenebene beziehungsweise Ringebene in Richtung der Bodenebene ausgerichtet ist.
Tauchkolben nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstärkungselement eine größere Härte, als der Boden (12) aufweist und beispielsweise aus Metall besteht.