DE102008004391A1

DE102008004391A1 - Anschlussteil für eine Fahrzeugluftfeder

Info

Publication number: DE102008004391A1
Application number: DE200810004391
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Krauss
Original assignee: Continental AG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2008-01-14
Filing date: 2008-01-14
Publication date: 2009-07-23

Abstract

Anschlussteil aus Kunststoff für eine Fahrzeugluftfeder, wobei das Anschlussteil einen Befestigungsbereich aufweist, an dem ein Ende eines Luftfederrollbalgs mittels Verbindungs- oder Klemmelementen befestigt ist, wobei in höher belasteten Teilbereichen des Anschlussteiles ein Kunststoff höherer Festigkeit als in den minder belasteten Teilbereichen vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anschlussteil für eine Fahrzeugluftfeder, wobei das Anschlussteil einen Befestigungsbereich aufweist, an dem ein Ende eines Luftfederrollbalgs mittels Verbindungs- oder Klemmelementen befestigt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Fahrzeugluftfeder mit einem solchen Anschlussteil sowie ein Herstellverfahren für ein solches Anschlussteil.
Die DE 10 2004 031 875 A1 offenbart einen zweiteiligen Deckel für eine Luftfeder, nämlich einen Außendeckel und einen Innendeckel, wobei der Rollbalg zwischen gegenüberliegenden Klemmflächen von Außendeckel und Innendeckel verspannt ist. Dazu ist eines der Deckelteile so elastisch ausgeführt, dass nach der Montage eine Vorspannkraft zur Klemmung/Verspannung des Rollbalges bestehen bleibt. Der Innendeckel besteht dabei vorzugsweise aus Kunststoff. Mit dieser Konstruktion soll ein möglichst großer und flexibel anzupassender Arbeitsraum/Federraum bereitgestellt werden. Nachteilig bei dieser Konstruktion ist die vermutlich starke Temperaturabhängigkeit der Dichtigkeit in der Klemmung/Verspannung des Rollbalges.
Weitere Befestigungen für Rollbälge sind in einer Vielzahl von Varianten bekannt. Üblicherweise werden am Umfang des Rollbalges wirkende Klemmungen verwendet oder aber Spannringe, die um den Rollbalg herum gelegt werden und die Balgwand auf der Oberfläche des jeweiligen Anschlussteiles, d. h. am Luftfederdeckel oder am Abrollkolben festklemmen. Zur Verbesserung der Klemmwirkung können die Spannringe oder die Rollbalgenden besondere Profilgestaltungen aufweisen.
In der Konstruktion von Kraftfahrzeugen nimmt die Einsparung von Gewicht einen immer größeren Raum ein. Dies führt dazu, dass jedes Bauelement diesbezüglich optimiert ist. Auch Fahrwerkskomponenten wie Luftfedern oder Luftdämpfer unterliegen diesem Zwang, so dass mittlerweile auch tragende oder stark belastete Teile durch eine veränderte Konstruktion aus leichteren Materialien, hier insbesondere aus Kunststoff hergestellt werden.
Dies gilt auch für die Anschlussteile von Luftfedern, nämlich für Luftfederdeckel oder Luftfederkolben, die ebenfalls vermehrt aus Kunststoff oder Kunststoff-Verbundmaterialien hergestellt werden. Verwendet man bei solchen Kunststoff-Luftfederdeckeln Spannringe aus Metall, die um den Rollbalg herum gelegt werden und die Balgwand auf der Oberfläche des Luftfederdeckels festklemmen, so kann es zu Fließprozessen im Kunststoff kommen. Um solche Fließprozesse zu vermeiden, werden daher sehr teure hochwertige oder mit Verstärkungsmaterialien versehene Kunststoffe eingesetzt. Außerhalb der Klemmbereiche sind diese Kunststoffe jedoch wegen der nur niedrigen Belastung im Betrieb oft unnötig. Die Anschlussteile werden also in Ihrer Gesamtheit oft aus teurem Kunststoff gefertigt, obwohl nur Teilbereiche einen solchen Werkstoff erfordern.
Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, ein Anschlussteil für eine Luftfeder leichter Bauart bereitzustellen, wobei die Anschlussteile sicher und dicht an den Balg angeschlossen werden können, trotzdem einfach und preiswert herzustellen sind und in ihrer Materialauslegung in allen Bereichen ohne Überdimensionierung an die tatsächlich auftretenden Belastungen angepasst sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
Dabei besteht das Anschlussteil, etwa der Luftfederdeckel oder der Luftfederkolben, aus Kunststoff, wobei in höher belasteten Teilbereichen des Anschlussteiles ein Kunststoff höherer Festigkeit als in den minder belasteten Teilbereichen vorhanden ist. Dadurch ergibt sich eine angepasste Materialauslegung, mit der durch Einsatz des Kunststoffs höherer Festigkeit ein Kriechen oder ein Materialfließen sicher vermieden und eine dauerfeste Dichtigkeit erreicht wird.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass ein Kunststoff höherer Festigkeit im Befestigungsbereich des Anschlussteils angeordnet ist, also z. B. im Klemmbereich zwischen Rollbalg und Anschlussteil. Dies ermöglicht einen Einsatz eines weniger teueren und nicht so hochfesten Kunststoffmaterials in den übrigen Form- bzw. Teilbereiche des Anschlussteiles, wodurch letzteres ausgesprochen preiswert herstellbar ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Anschlussteil in den höher belasteten Teilbereichen einen faserverstärkter Kunststoff aufweist, insbesondere mit einer Glasfaser- oder Kohlefaserverstärkung versehen ist. Auf diese Wiese lässt sich mit einfachen Mitteln die Festigkeit des Kunststoffes erhöhen, ohne das Gewicht wesentlich zu beeinflussen.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Anschlussteil in den minder belasteten Teilbereichen einen mindestens teilweise aus einem Recyclat bestehenden Kunststoff aufweist, was besonders aus Umweltgründen mehr und mehr zu wünschen ist.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Anschlussteil aus mehreren Einzelteilen aus Kunststoffen unterschiedlicher Festigkeit besteht. Diese können leicht einzeln und in beliebigen Formen gefertigt und dann zusammengefügt werden.
Eine weitere vorteilhafte, weil besonders einfach zu realisierende Herstellung eines Anschlussteiles besteht darin, dass die Einzelteile des Anschlussteils aus Kunststoffen unterschiedlicher Festigkeit stoffschlüssig verbunden sind/verklebt sind.
Vorteilhaft einsetzbar ist das Anschlussteil insbesondere für eine Luftfeder für Fahrwerke von Fahrzeugen, wobei die Luftfeder mindestens einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum aufweist, der durch einen Rollbalg und durch als Luftfederdeckel und Luftfederkolben ausgebildete Anschlussteile gemäß Anspruch 1 bis 5 begrenzt ist, wobei der Rollbalg mindestens teilweise auf Abrollkonturen des Luftfederkolben abrollt und mit Verbindungs- oder Klemmelementen in dafür vorgesehenen Befestigungsbereichen der Anschlussteile befestigt ist. Damit entspricht man den weiter steigenden Anforderungen nach Leichtbau bei Kraftfahrzeugen und wirkt hin auf einem verringerten Kraftstoffverbrauch.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Luftfeder besteht darin, dass der Luftfederkolben in den an den Befestigungsbereich sich anschließenden Abrollkonturen einen Kunststoff minderer Festigkeit aufweist. Die Abrollkonturen stellen den weitaus größten Bereich bzw. Volumenanteil des Luftfederkolbens dar, so dass mit dessen Ausbildung aus Kunststoff minderer Festigkeit eine hohe Kosteneinsparung erreicht wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Luftfeder besteht darin, das der Luftfederkolben oder der Luftfederdeckel in Bereichen, in denen Verstärkungsprofile/Verstärkungsrippen ausgebildet sind, einen Kunststoff minderer Festigkeit aufweisen. Dabei werden die Festigkeiten einzelner Bereiche eher durch die geometrische Ausbildung denn durch verbesserte Materialeigenschaften angepasst, was je nach Material und Form günstigenfalls zur Kosteneinsprung ohne Festigkeitsverlust führen kann.
Besonders geeignet zur Herstellung eines Anschlussteiles einer Luftfeder ist ein Kunststoff-Spritzverfahren, bei dem in einem entsprechenden Werkzeug zunächst der Befestigungsbereich aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial gespritzt wird und in einem weiteren Arbeitsgang die übrigen Teilbereiche aus einem Kunststoff-Recyclat angespritzt werden. Damit ergibt sich eine besonders schnelle und serientaugliche Herstellung der Anschlussteile.
Gleiches gilt für ein weiteres geeignetes Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteiles einer Luftfeder mit Hilfe des Kunststoff-Spritzverfahrens, welches in Umkehrung des oben genannten Verfahrens darin besteht, dass in einem entsprechenden Werkzeug zunächst der Grundkörper und/oder die minder belasteten Teilbereiche aus einem Kunststoff-Recyclat gespritzt und in einem weiteren Arbeitsgang mindestens eine weiterer Teilbereich aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial als Verstärkung im Befestigungsbereich angespritzt wird.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Anschlussteil als Prinzipskizze
2 eine erste Ausführung des oberen Teils eines Abroll- oder Luftfederkolbens gemäß 1 im Halbschnitt
3 eine zweite Ausführung des oberen Teils eines Abroll- oder Luftfederkolbens gemäß 1 im Halbschnitt
Die 1 zeigt eine Luftfeder 1 für ein Kraftfahrzeug, die einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum 2 aufweist, der mindesten teilweise durch den Rollbalg 3 begrenzt wird, der eine Rollfalte 3a bildet. Der Rollbalg 3 rollt beim Ein- und Ausfedern des Fahrzeuges auf der rotationssymmetrischen Kontur 4 des Abrollkolben 5 ab. An seinen Enden 6, 7 ist der Rollbalg mit Klemmringen 8, 9 an den Anschlussteilen befestigt, nämlich mit seinem oberen Ende am Luftfederdeckel 10 und mit seinem unteren Ende am Abrollkolben 5.
Der Luftfederdeckel 10 ist mit hier nicht näher dargestellten Karosserieteilen verbunden. Der Abrollkolben 5 ist über entsprechende Anschlussflansche mit einem hier ebenfalls nicht näher dargestellten Radträger des Fahrwerks verbunden.
Bei Luftdämpfern, d. h. bei Systemen, bei denen sowohl die Federung als auch die Dämpfung pneumatisch erfolgt, existiert ein zweiten Arbeitsraum, der Dämpfungsraum, der mit dem Arbeitsraum 2 über Strömungsventile verbunden ist.
Die 2 zeigt eine Ausführung des oberen Teils eines Abroll- oder Luftfederkolbens 5 im Halbschnitt, bei der der als Anschlussteil ausgebildete Luftfederkolben 5 aus mehreren Einzelteilen 11 und 12 aus Kunststoffen unterschiedlicher Festigkeit besteht. Bei dem oberen Einzelteil 12, welches auch den geriffelten Klemmbereich 13 für den Rollbalg 3 aufweist, handelt es sich um einen hochfesten Polyamid-Kunststoff PA 6.6 GF 30 mit Glasfaserverstärkung, der den Belastungen durch die Klemmung ohne Weiteres standhält.
Die Einzelteile 11 und 12 sind miteinander verklebt. Bei dem unteren Einzelteil 11 handelt es sich um einen weniger festen und preiswerten Polyamid-Kunststoff PA 6.6 ohne Glasfaserverstärkung.
3 zeigt eine weitere Ausführung des oberen Teils eines Abroll- oder Luftfederkolbens 5 im Halbschnitt, bei der der als Anschlussteil ausgebildete Luftfederkolben 5 aus mehreren Einzelteilen 14 und 15 aus Kunststoffen unterschiedlicher Festigkeit besteht und mit Hilfe des Kunststoff-Spritzverfahrens so hergestellt wurde, dass in einem entsprechenden Werkzeug zunächst der Grundkörper, d. h. das minder belastete Einzelteil 14 als Teilbereiche aus einem Kunststoff-Recyclat gespritzt wurde.
In einem weiteren Arbeitsgang wurde das obere Einzelteil bzw. der Teilbereich 15, welcher auch den geriffelten Klemmbereich/Befestigungsbereich 13 für den Rollbalg 3 aufweist, als Verstärkung aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial angespritzt. Bei dem oberen Einzelteil 15 handelt es sich auch wieder um den hochfesten Polyamid-Kunststoff PA 6.6 GF 30 (mit Glasfaserverstärkung).

1: Luftfeder
2: Arbeitsraum
3: Rollbalg
3a: Rollfalte
4: Rotationssymmetrische Kontur
5: Abrollkolben
6: Oberes Rollbalgende
7: Unteres Rollbalgende
8: Oberer Klemmring
9: Unterer Klemmring
10: Luftfederdeckel
11: Einzelteil des Abrollkolbens
12: Einzelteil des Abrollkolbens
13: Befestigungsbereich
14: Einzelteil des Abrollkolbens
15: Einzelteil des Abrollkolbens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004031875 A1 [0002]

Claims

Anschlussteil (5, 10) für eine Fahrzeugluftfeder (3), wobei das Anschlussteil einen Befestigungsbereich () aufweist, an dem ein Ende (6, 7) eines Luftfederrollbalgs (3) mittels Verbindungs- oder Klemmelementen (8, 9) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Anschlussteil aus Kunststoff besteht, wobei in höher belasteten Teilbereichen (12, 15) des Anschlussteiles ein Kunststoff höherer Festigkeit als in den minder belasteten Teilbereichen (11, 14) vorhanden ist.
Anschlussteil nach Anspruch 1, bei dem ein Kunststoff höherer Festigkeit im Befestigungsbereich (13) angeordnet ist.
Anschlussteil nach Anspruch 1 oder 2, welches in den höher belasteten Teilbereichen (12, 15) einen faserverstärkten Kunststoff aufweist.
Anschlussteil nach Anspruch 3, welches in den höher belasteten Teilbereichen (12, 15) einen Kunststoff mit einer Glasfaser- oder Kohlefaserverstärkung aufweist.
Anschlussteil nach Anspruch 1 bis 4, welches in den minder belasteten Teilbereichen (14) einen mindestens teilweise aus einem Recyclat bestehenden Kunststoff aufweist.
Anschlussteil nach Anspruch 1 bis 5, welches aus mehreren Einzelteilen (11, 12) aus Kunststoffen unterschiedlicher Festigkeit besteht.
Anschlussteil nach Anspruch 6, wobei die Einzelteile aus Kunststoffen unterschiedlicher Festigkeit stoffschlüssig verbunden sind/verklebt sind.
Luftfeder für Fahrwerke von Fahrzeugen, wobei die Luftfeder mindestens einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum (2) aufweist, der durch einen Rollbalg (3) und durch als Luftfederdeckel (10) und Luftfederkolben (5) ausgebildete Anschlussteile gemäß Anspruch 1 bis 5 begrenzt ist, wobei der Rollbalg (3) mindestens teilweise auf Abrollkonturen (4) des Luftfederkolbens (5) abrollt und mit Verbindungs- oder Klemmelementen (8, 9) in dafür vorgesehenen Befestigungsbereichen der Anschlussteile (5, 10) befestigt ist.
Luftfeder nach Anspruch 6, bei der der Luftfederkolben (5) in den an den Befestigungsbereich sich anschließenden Abrollkonturen (4, 11, 14) einen Kunststoff minderer Festigkeit aufweist.
Luftfeder nach Anspruch 6 oder 7, bei der der Luftfederkolben oder der Luftfederdeckel in Bereichen, in denen Verstärkungsprofile/Verstärkungsrippen ausgebildet sind, einen Kunststoff minderer Festigkeit aufweisen.
Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteiles (5, 10) einer Luftfeder nach Anspruch 1 bis 5 mit Hilfe des Kunststoff-Spritzverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass in einem entsprechenden Werkzeug zunächst der Befestigungsbereich aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial gespritzt wird und in einem weiteren Arbeitsgang die übrigen Teilbereiche aus einem Kunststoff-Recyclat angespritzt werden.
Verfahren zur Herstellung eines Anschlussteiles (5, 10) einer Luftfeder nach Anspruch 1 bis 5 mit Hilfe des Kunststoff-Spritzverfahrens, dadurch gekennzeichnet, dass in einem entsprechenden Werkzeug zunächst der Grundkörper und/oder die minder belasteten Teilbereiche (14) aus einem Kunststoff-Recyclat gespritzt und in einem weiteren Arbeitsgang als Verstärkung ein Teilbereich aus glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial (15) im Befestigungsbereich angespritzt wird.