DE102013213963A1

DE102013213963A1 - Luftfeder und Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges einer Luftfeder

Info

Publication number: DE102013213963A1
Application number: DE102013213963.2A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Geffert
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2013-07-17
Filing date: 2013-07-17
Publication date: 2015-01-22

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder für Fahrwerke von Fahrzeugen gemäß der Hauptanmeldung 10 2013 203 887.9, die mit einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel 3 zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges eingespannt ist, mit einem Luftfederbalg 2, dessen Balgwand wenigstens eine zwischen einer Innschicht und einer Deckschicht aus elastomeren Material eingebettete Gewebelage aufweist, wobei der Luftfederbalg 2 an dem ersten Ende 6 einen Lagenumschlag 9 aufweist, der an einer als umlaufende Innennut 14 des Luftfederbalges 2 vorgesehenen Soll-Knickstelle 13 in einer solchen Länge zurückgestülpt ist, dass der Lagenumschlag 9 nach Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung 7 mit einer Überdeckung Ü teilweise überdeckt, und die Außenführung 7 im Bereich der Überdeckung Ü des Lagenumschlages 9 an dem Luftfederbalg 2 mittels eines äußeren Klemmelementes 10 befestigt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges einer Luftfeder sowie ein Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäß ist die Innennut 14 derart tief in die Balgwand eingebracht vorgesehen, dass nur die Deckschicht unbeschädigt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder für Fahrwerke von Fahrzeugen gemäß der Hauptanmeldung 10 2013 203 887.9, die mit einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges eingespannt ist, mit einem Luftfederbalg, dessen Balgwand wenigstens eine zwischen einer Innschicht und einer Deckschicht aus elastomerem Material eingebettete Gewebelage aufweist, welcher einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise begrenzt und der unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte an dem Luftfederkolben abrollt, wobei der Luftfederbalg mittels Klemmelementen mit einem ersten Ende an dem Luftfederdeckel und mit einem zweiten Ende an dem Luftfederkolben befestigt ist, mit einer am Luftfederbalg befestigten und zu dem Luftfederdeckel beabstandeten Außenführung, welche derart an dem Luftfederbalg befestigt ist, dass ein Teilstück des Luftfederbalges zwischen dem Luftfederdeckel und der Außenführung als Kardanikfalte ausgebildet ist, welche eine durch senkrecht zur Achse des Luftfederbalges wirkende Kräfte erzeugte Auslenkung des Luftfederbalges ermöglicht, wobei der Luftfederbalg an dem ersten Ende einen Lagenumschlag aufweist, der an einer als umlaufende Innennut des Luftfederbalges vorgesehenen Soll-Knickstelle in einer solchen Länge zurückgestülpt ist, dass der Lagenumschlag nach Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung mit einer Überdeckung teilweise überdeckt, und die Außenführung im Bereich der Überdeckung des Lagenumschlages an dem Luftfederbalg mittels eines äußeren Klemmelementes befestigt ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges einer Luftfeder sowie ein Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Luftfedereinrichtungen, auch kurz Luftfedern genannt, die zwischen Fahrwerk und Karosserie eingespannt sind und einen Luftfederbalg aufweisen, der wiederum zwischen den Luftfederbauteilen Luftfederdeckel und Luftfederkolben befestigt ist, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck. Der Luftfederbalg rollt unter Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenkontur wenigstens eines konzentrischen Luftfederkolbens ab. Eine derartige Luftfeder wird häufig in Straßen- oder Schienenfahrzeugen eingesetzt, um eine komfortable Federung zu erreichen.
Dabei existieren sowohl Luftfedern, bei denen der Luftfederbalg nur einseitig eine Rollfalte bildet, nämlich in der Regel auf dem Luftfederkolben, als auch Luftfedern, bei denen der Luftfederbalg unter Bildung einer beidseitigen (Roll-)Falte zwischen Luftfederdeckel und Luftfederkolben eingespannt ist. Luftfedern mit einseitiger Rollfalte sind in der Regel in Pkw‘s zu finden, während die oft größeren und tragfähigeren Luftfedern mit beidseitiger Rollfalte eher in LKW‘s und Schienenfahrzeuge eingebaut werden.
Um ein gutes Harshness- und ein komfortables Federungs-Verhalten zu erzielen, werden dünne Luftfederbälge eingesetzt, welche üblicherweise als gewebeverstärkte Gummibälge hergestellt werden. Ferner kann die Luftfeder hierfür mit einer Außenführung versehen werden, welche den Luftfederbalg als Stützkörper umgibt.
Zur Anbindung/Klemmung der Außenführung auf dem Luftfederbalg gibt es im Wesentlichen zwei Möglichkeiten. Zum einen kann die Klemmung der Außenführung von außen auf einem inneren Klemmring erfolgen. Zum Anderen ist die Klemmung der Außenführung durch einen äußeren Klemmring über ein Stützelement möglich. Eine derartige Klemmung der Außenführung ist beispielsweise aus der EP 1 144 210 B1 bekannt. Gemäß der EP 1 144 210 B1 ist neben dem Luftfederbalg ein äusseres Stützlager aus einem textilen, elastomeren oder thermoplastischen Werkstoff vorgesehen, welches mittels eines Klemmringes am oberen Ende der Außenführung befestigt ist. Dieses Stützlager soll sowohl die axiale Bewegung der Außenführung als auch das radiale Ausdehnen des Luftfederbalges in der Kardanikfalte begrenzen, dabei aber die kardanische Bewegung zulassen.
Gemäß der Hauptanmeldung 10 2013 203 887.9 weist der erfindungsgemäße Luftfederbalg an dem ersten Ende einen Lagenumschlag auf, der in einer solchen Länge zurückgestülpt ist, dass der Lagenumschlag nach Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung mit einer Überdeckung teilweise überdeckt, und die Außenführung ist im Bereich der Überdeckung des Lagenumschlages an dem Luftfederbalg mittels eines äußeren Klemmelementes befestigt. Dabei weist der Luftfederbalg eine umlaufende Innennut als Soll-Knickstelle auf, an welcher das Umschlagen erfolgt. Ferner weist der Luftfederbalg eine Balgwand mit wenigstens einer, zwischen einer Innschicht und einer Deckschicht aus elastomerem Material eingebettete Gewebelage auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kostengünstige, prozesssicher herzustellende Luftfeder sowie ein geeignetes Verfahren zum Umschlagen des Luftfederbalges bereitzustellen. Ferner soll eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens bereitgestellt werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist die Innennut derart tief in die Balgwand eingebracht vorgesehen, dass nur die Deckschicht unbeschädigt ist. Hierdurch entsteht eine definierte und stabile Umklappkante und der Luftfederbalg hat nicht mehr das Bestreben, in seine Ursprungsform zurück zu klappen.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiter durch ein Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges gemäß dem Patentanspruch 2 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass die Innennut derart tief in die Balgwand eingebracht wird, dass lediglich die Deckschicht unbeschädigt ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung löst die Aufgabe dadurch, dass eine ringförmige Aufnahme vorgesehen ist, in welcher der Luftfederbalg mittels zwei elastischen Fixierelementen fixierbar ist, wobei ein oder mehrere, radial verfahrbare, rotierende Schneidelemente zum Einbringen der Innennut zwischen den Fixierelementen angeordnet sind. Die Vorrichtung ist einfach und damit kostengünstig aufgebaut und ermöglicht gleichtzeitig eine prozesssicheres Umklappen des Lagenumschlages.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung hervor. Es zeigt jeweils stark schematisiert sowie im Schnitt:
1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Luftfeder;
2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
3 die Vorrichtung gemäß 2 mit einem eingelegten Luftfederbalg;
4 die Vorrichtung gemäß 2 und 3 mit dem fixierten Luftfederbalg und
5 die Vorrichtung gemäß 2 und 3 während des Einschneidens des Luftfederbalges.
1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Luftfeder, die mit einem nicht gezeigten Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel 3 zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges eingespannt ist.
Die Luftfeder weist einen Luftfederbalg 2 auf, welcher einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum 1 wenigstens teilweise begrenzt und der unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte 4 an dem Luftfederkolben abrollt. Eine Balgwand des Luftfederbalge 2 weist wenigstens eine zwischen einer Innschicht und einer Deckschicht aus elastomeren Material eingebettete Gewebelage auf.
Der Luftfederbalg 2 ist mittels Klemmelementen 5 mit einem ersten Ende 6 an dem Luftfederdeckel 3 und mit einem zweiten Ende an dem Luftfederkolben befestigt.
Weiter ist zur Verbesserung des Harshness- und Federungs-Verhalten eine am Luftfederbalg 2 befestigte und zu dem Luftfederdeckel 3 beabstandete Außenführung 7 vorgesehen, welche derart an dem Luftfederbalg 2 befestigt ist, dass ein Teilstück des Luftfederbalges 2 zwischen dem Luftfederdeckel 3 und der Außenführung 7 als Kardanikfalte 8 ausgebildet ist. Diese ermöglicht eine durch senkrecht zur Achse des Luftfederbalges 2 wirkende Kräfte erzeugte Auslenkung des Luftfederbalges 2.
Der Luftfederbalg 2 weist an dem ersten Ende 6 einen Lagenumschlag 9 auf, der in einer solchen Länge zurückgestülpt ist, dass der Lagenumschlag 9 nach Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung 7 mit einer Überdeckung Ü teilweise überdeckt. Die Außenführung 7 ist, wie 1 zeigt, im Bereich der Überdeckung Ü des Lagenumschlages 9 an dem Luftfederbalg 2 mittels eines äußeren Klemmelementes 10 in Form eines Klemmringes befestigt. Der Vorteil dieser Anordnung ergibt sich aus der Möglichkeit die komplette Außenführungslänge innen als Abrolllänge für den Luftfederbalg 2 zu nutzen. Es wird weder ein innerer Klemmring noch ein äußeres Stützlager benötigt, sondern der umgelegte Luftfederbalg 2 kann als axial und radial begrenzendes Element verwendet werden.
Um das Umschlagen des Luftfederbalges 2 zu vereinfachen, weist dieser eine als umlaufende Innennut 14 vorgesehenen Soll-Knickstelle 13 auf, wobei die Innennut 14 derart tief in die Balgwand eingebracht ist, dass nur die Deckschicht unbeschädigt ist. Der Luftfederbalg hat durch die Durchtrennung der Gewebelage bzw. Gewebelagen nicht mehr das Bestreben, in seine Ursprungsform zurück zu klappen und es entsteht eine definierte und stabile Umklappkante.
Die so entstandene definierte Kante ermöglicht ihrerseits wieder eine präzise Klemmung des Luftfederbalges 2 am Luftfederdeckel 3.
Den 2 bis 5 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu entnehmen.
Wie aus 2 und 3 ersichtlich ist, weist die Vorrichtung 15 eine ringförmige Aufnahmen 16 mit einem Boden 17 auf, in welcher der Luftfederbalg 2 mittels zwei elastischen Fixierelementen 18 fixierbar ist. Zwischen den Fixierelementen 18 sind weiter ein oder mehrere, radial verfahrbare, rotierende Schneidelemente in Form von Schneidmessern 19 zum Einbringen der Innennut 14 angeordnet.
Zum Fixieren des Luftfederbalges 2 sind die Fixierelemente 18 als ringförmige Schlauchelemente ausgebildet, welche durch Druckluft verformbar sind und hierdurch den Luftfederbalg 2 an die ringförmige Aufnahme 16 drückt, wie in 4 durch Pfeile angedeutet ist. Alternativ können auch massive elastische Gummiringe verwendet werden, die durch das Einquetschen zwischen zwei Platten entsprechend verformt werden.
Eine nach radial innen umlaufende, wulstförmige Kontur 20 ermöglicht, dass die Balgwand durch die Fixierelemente 18 in Richtung Balginnenseite gespannt wird. Der Luftfederbalg 2 wird somit durch die Kontur 20 derart verformt, dass die den Schneidmessern 19 zugewandte Innenseite des Luftfederbalges 2 Spannungen aufweist, sich beim Schneiden die Schneidfuge öffnet und somit ein Verklemmen der Schneidmesser 19 im Gummi verhindert.
Zum Einbringen der Innennut 14 werden die Schneidmesser 19 in Rotation versetzt und gleichzeitig radial nach außen verfahren (4). Die radiale Bewegung der Schneidmesser 19 ist dabei einstellbar begrenzt, sodass die Innenschicht und die Gewebelagen durchschnitten werden, aber die Deckschicht unbeschädigt bleibt. Die nicht durchtrennte Deckschicht funktioniert ähnlich einem aus der Kunststoffspritztechnik bekannten Filmscharnier.
Die Schneidmesser 19 können vorteilhafterweise in einem nicht dargestellten, rotierenden Halter radial geführt angeordnet sein. Diese durch die Schneidmesser 19 und den Halter gebildete Schneideinheit ist mittels einer Rückholfeder nach Einbringen der Innennut axial verschiebbar, welche sicher stellt, dass das Messer nach dem Schnitt in die Anfangsposition zurückgezogen wird und der Luftfederbalg 2 aus der Vorrichtung entnommen werden kann. Durch Rotation mit hoher Umfangsgeschwindigkeit werden die Schneidmesser 19 durch die Fliehkräfte nach außen verfahren und erzeugt den gewünschten Schnitt. Durch eine einstellbare Begrenzung wird die Schnitttiefe einjustiert.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsraum
2: Luftfederbalg
3: Luftfederdeckel
4: Rollfalte
5: Klemmelement
6: Ende
7: Außenführung
8: Kardanikfalte
9: Lagenumschlag
10: Klemmelement
11: Balg-Rohling
12: Trennelement
13: Soll-Knickstelle
14: Innennut
15: Vorrichtung
16: Aufnahme
17: Boden
18: Fixierelement
19: Schneidelement
20: Kontur

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1144210 B1 [0006, 0006]

Claims

Luftfeder für Fahrwerke von Fahrzeugen gemäß der Hauptanmeldung 10 2013 203 887.9, die mit einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel (3) zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeuges eingespannt ist, – mit einem Luftfederbalg (2), dessen Balgwand wenigstens eine zwischen einer Innschicht und einer Deckschicht aus elastomeren Material eingebettete Gewebelage aufweist, welcher einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum (1) wenigstens teilweise begrenzt und der unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte (4) an dem Luftfederkolben abrollt, wobei der Luftfederbalg (2) mittels Klemmelementen (5) mit einem ersten Ende (6) an dem Luftfederdeckel (3) und mit einem zweiten Ende an dem Luftfederkolben befestigt ist, – mit einer am Luftfederbalg (2) befestigten und zu dem Luftfederdeckel (3) beabstandeten Außenführung (7), welche derart an dem Luftfederbalg (2) befestigt ist, dass ein Teilstück des Luftfederbalges (2) zwischen dem Luftfederdeckel (3) und der Außenführung (7) als Kardanikfalte (8) ausgebildet ist, welche eine durch senkrecht zur Achse des Luftfederbalges (2) wirkende Kräfte erzeugte Auslenkung des Luftfederbalges (2) ermöglicht, wobei der Luftfederbalg (2) an dem ersten Ende (6) einen Lagenumschlag (9) aufweist, der an einer als umlaufende Innennut (14) des Luftfederbalges (2) vorgesehenen Soll-Knickstelle (13) in einer solchen Länge zurückgestülpt ist, dass der Lagenumschlag (9) nach Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung (7) mit einer Überdeckung (Ü) teilweise überdeckt, und die Außenführung (7) im Bereich der Überdeckung (Ü) des Lagenumschlages (9) an dem Luftfederbalg (2) mittels eines äußeren Klemmelementes (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innennut (14) derart tief in die Balgwand eingebracht vorgesehen ist, dass nur die Deckschicht unbeschädigt ist.
Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges (2) gemäß Anspruch 1, wobei der Luftfederbalg (2), dessen Balgwand wenigstens eine zwischen einer Innschicht und einer Deckschicht aus elastomeren Material eingebettete Gewebelage aufweist, mittels Klemmelementen (5) mit einem ersten Ende (6) an einem Luftfederdeckel (3) und mit einem zweiten Ende an dem Luftfederkolben befestigt ist, und eine zu dem Luftfederdeckel (3) beabstandeten Außenführung derart an dem Luftfederbalg (2) befestigt ist, dass ein Teilstück des Luftfederbalges (2) zwischen dem Luftfederdeckel (3) und der Außenführung (7) als Kardanikfalte (8) ausgebildet ist, welche eine durch senkrecht zur Achse des Luftfederbalges (2) wirkende Kräfte erzeugte Auslenkung des Luftfederbalges (2) ermöglicht, wobei ein Lagenumschlag (9) an dem ersten Ende (6) des Luftfederbalges (2) an einer als umlaufende Innennut (14) des Luftfederbalges (2) vorgesehenen Soll-Knickstelle (13) in einer solchen Länge zurückgestülpt wird, dass der Lagenumschlag (9) nach Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung (7) mit einer Überdeckung (Ü) teilweise überdeckt, und die Außenführung (7) im Bereich der Überdeckung (Ü) des Lagenumschlages (9) an dem Luftfederbalg (2) mittels eines äußeren Klemmelementes (10) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innennut (14) derart tief in die Balgwand eingebracht wird, dass lediglich die Deckschicht unbeschädigt ist.
Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederbalg (2) zum Einbringen der Innennut (14) mittels Fixierelementen (18) in eine ringförmige Aufnahme (16) eingespannt und die Balgwand im Bereich der Soll-Knickstelle (13) beim Einbringen der Innennut (14) in Richtung Balginnenseite gespannt wird.
Verfahren zum Umschlagen eines Luftfederbalges (2) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innennut (14) mittels eines oder mehreren Schneidelementen (19) in die Balgwand des Luftfederbalges (2) eingebracht wird.
Vorrichtung (15) zur Durchfürhung des Verfahren nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine ringförmige Aufnahme (16) vorgesehen ist, in welcher der Luftfederbalg (2) mittels zwei elastischen Fixierelementen (18) fixierbar ist, wobei ein oder mehrere, radial verfahrbare, rotierende Schneidelemente (19) zum Einbringen der Innennut (14) zwischen den Fixierelementen (18) angeordnet sind.
Vorrichtung (15) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Aufnahme (16) eine nach radial innen umlaufende, wulstförmige Kontur (20) aufweist, mittels welcher die Balgwand durch die Fixierelemente (18) beim Einbringen der Innennut (14) in Richtung Balginnenseite gespannt wird.
Vorrichtung (15) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixierlemente (18) als ringförmige Schlauchelemente vorgesehen sind, welche durch Druckluft verformbar sind.
Vorrichtung (15) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidelemente (19) als Schneidmesser in einem rotierenden Halter radial geführt vorgesehen sind.