DE102017004115A1

DE102017004115A1 - Luftfederdeckel

Info

Publication number: DE102017004115A1
Application number: DE102017004115.6A
Authority: DE
Inventors: Uwe Mauz; Soeren Andres; Stephan Dehlwes; Dipl.-Ing. Harms Ingo; Dipl.-Ing. Weber Michael
Original assignee: Daimler AG; Vibracoustic CV Air Springs GmbH
Current assignee: Vibracoustic CV Air Springs GmbH; Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2017-04-27
Filing date: 2017-04-27
Publication date: 2018-10-31

Abstract

Luftfederdeckel (1) für eine Luftfeder in einem Kraftfahrzeug, wobei der Luftfederdeckel (1) eine Rahmenplatte (3) zum Festlegen des Luftfederdeckels (1) an einem Kraftfahrzeugrahmen (15) und eine Balgplatte (2) zum Festlegen des Luftfederdeckels (1) an einem Luftfederbalg aufweist. Die Rahmenplatte (3) ist unter einem nahe rechten Winkel integral an einer Außenfläche (4) der Balgplatte (2) ausgebildet und unterteilt diese in eine erste Teilfläche (5) und in eine zweite Teilfläche (6). Die Rahmenplatte (3) weist wenigstens eine die Rahmenplatte (3) durchdringende Befestigungsöffnung (13) auf, um den Luftfederdeckel (1) an einem Rahmensteg (16) des Kraftfahrzeugrahmens (15) festzulegen. Die Balgplatte (2) weist einen an einer Innenfläche (11) integral ausgebildeten Umfangsrand (12) auf, um den Luftfederdeckel (1) an dem Luftfederbalg festzulegen.Erfindungsgemäß ist an der ersten Teilfläche (5) der Balgplatte (2) ein plastisch verformbares Ausgleichselement (7) integral ausgebildet, um Fertigungstoleranzen eines an der Balgplatte (2) anliegenden Rahmenflansches (17) des Kraftfahrzeugrahmens (15) auszugleichen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftfederdeckel für eine Luftfeder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Luftfedern werden zur Federung eingesetzt und finden in Kraftfahrzeugen eine breite Anwendung. So kann die Luftfeder beispielsweise an einem Kraftfahrzeugrahmen festgelegt werden und eine an dem Kraftfahrzeugrahmen hängende Betriebslast federn. Die Federung wird dabei durch einen Luftfederbalg ermöglicht, der mit einem kompressiblen Gas - hier Luft - gefüllt ist. Steigt die auf die Luftfeder wirkende Kraft, so wird das Gas in dem Luftfederbalg komprimiert und die Kraft von der Luftfeder und einer zusätzlich im Luftfederbalg angeordneten Gummizusatzfeder aufgenommen.
Der Luftfederbalg und der Kraftfahrzeugrahmen werden durch den Luftfederdeckel miteinander verbunden, wobei der Luftfederbalg an einer Balgplatte und der Kraftfahrzeugrahmen an einer Rahmenplatte des Luftfederdeckels festgelegt sind. Die Rahmenplatte ist integral unter einem nahe rechten Winkel an der Balgplatte ausgeformt und unterteilt diese in eine erste und in eine zweite Teilfläche. Wird der Kraftfahrzeugrahmen an dem Luftfederdeckel festgelegt, so liegen ein Rahmensteg an der Rahmenplatte und ein Rahmenflansch an der ersten Teilfläche der Balgplatte an. Die Festlegung des Kraftfahrzeugrahmens an der Rahmenplatte kann beispielsweise durch Schraubenverbindung realisiert werden und der Luftfederbalg kann an einem an einer Innenfläche der Balgplatte angeordneten Umfangsrand beispielsweise durch eine Klemm-, Schraub- oder Steckverbindung festgelegt werden.
Aus dem Stand der Technik, wie beispielsweise aus den Druckschriften EP 1 222 409 B1 und DE 699 07 282 T2 , sind derartige Luftfederdeckel bereits bekannt.
Um die volle Leistung der Luftfeder zu nutzen, müssen die Kräfte von dem Kraftfahrzeugrahmen auf die Luftfeder möglichst vollständig übertragen werden. Aus diesem Grund wird ein großflächiges Anliegen des Rahmenstegs an der Rahmenplatte und des Rahmenflansches an der Balgplatte angestrebt, was durch Fertigungstoleranzen des Kraftfahrzeugrahmens jedoch schwer zu erreichen ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Luftfederdeckel bereitzustellen, mit dem die Fertigungstoleranzen des Kraftfahrzeugrahmens ausgeglichen werden können und mit dem folglich die Kräfteübertragung von dem Kraftfahrzeugrahmen auf die Luftfeder optimiert werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, an der ersten Teilfläche der Balgplatte ein plastisch verformbares Ausgleichselement integral anzuordnen. Das Ausgleichselement kann durch eine plastische Verformung die Fertigungstoleranzen des Kraftfahrzeugrahmens ausgleichen, so dass der Rahmenflansch an der Balgplatte großflächig anliegt. So können beispielsweise fertigungsbedingte Unterschiede der Wandstärke, des Materials sowie des Winkels zwischen dem Rahmensteg und dem Rahmenflansch bereits bei der Montage des Luftfederdeckels an dem Kraftfahrzeugrahmen ausgeglichen werden. Unter einer Betriebslast kann das Ausgleichselement sich weiter plastisch verformen und so weitere lastbedingte Verformungen des Kraftfahrzeugrahmens ausgleichen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass das Ausgleichselement eine wabenartige Struktur aufweist. Die wabenartige Struktur kann beispielsweise durch numerische Verfahren optimiert und gezielt an die Fertigungstoleranzen sowie an die Verformung des Kraftfahrzeugrahmens unter einer Betriebslast angepasst werden, so dass durch eine plastische Verformung des Ausgleichselements mit der wabenartigen Struktur auch größere Fertigungstoleranzen bei einer höheren Betriebslast ausgeglichen werden können.
Vorteilhafterweise ist bei einer Weiterbildung der wabenartigen Struktur vorgesehen, dass die wabenartige Struktur mehrere Trägerrippen und mehrere Verbindungselemente aufweist. Die Trägerrippen sind beabstandet zueinander und nahe parallel zu der Rahmenplatte angeordnet und sind an der Balgplatte integral ausgebildet. Die Verbindungselemente verbinden die zu der Rahmenplatte nächstliegende Trägerrippe mit der Rahmenplatte und die Trägerrippen untereinander.
Um die wabenartige Struktur zu optimieren, können die Wandstärke der Trägerrippen und der Verbindungselemente, der Abstand der Trägerrippen zueinander und zu der Rahmenplatte sowie der Winkel zwischen den Trägerrippen und der Balgplatte angepasst werden. Auf diese Weise kann das plastische Verformungsverhalten der wabenartigen Struktur gezielt an die Fertigungstoleranzen des Kraftfahrzeugrahmens und an die Verformung des Kraftfahrzeugrahmens unter einer Betriebslast angepasst werden.
Die plastische Verformung des Ausgleichselements mit der wabenartigen Struktur ermöglicht ein großflächiges Anliegen des Rahmenflansches an der Balgplatte, wodurch die Kräfteübertragung von dem Kraftfahrzeugrahmen auf die Luftfeder optimiert wird und dauerhafte Schäden an der Luftfeder sowie an dem Kraftfahrzeugrahmen vermieden werden.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist vorgesehen, dass wenigstens eine Befestigungsöffnung auf der Rahmenplatte als ein Langloch ausgebildet ist. Durch die Befestigungsöffnung kann der Rahmensteg und somit der Kraftfahrzeugrahmen an der Rahmenplatte beispielsweise durch eine Schraubenverbindung festgelegt werden, wobei der Rahmensteg dazu mehrere Rahmenöffnungen aufweisen kann. Durch die Befestigungsöffnung, die als Langloch ausgebildet ist, können bei der Montage des Luftfederdeckels an dem Kraftfahrzeugrahmen auch durch die Fertigungstoleranzen entstandene Abstandsunterschiede der Rahmenöffnungen vorteilhaft ausgeglichen werden. Bei der Festlegung des Kraftfahrzeugrahmens an dem Luftfederdeckel können somit die Fertigungstoleranzen sowohl an der Rahmenplatte als auch an der Balgplatte vorteilhaft ausgeglichen werden, so dass ein großflächiges Anliegen des Kraftfahrzeugrahmens an dem Luftfederdeckel erreicht werden kann und die Kräfteübertragung von dem Kraftfahrzeugrahmen auf die Luftfeder optimiert werden kann.
Vorteilhafterweise ist vorgesehen, dass der Luftfederdeckel aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, hergestellt ist. So kann beispielsweise der faserverstärkte Kunststoff ein glasfaserverstärkter oder ein keramikfaserverstärkter Kunststoff sein. Der Faserverbundwerkstoff kann eine höhere Steifigkeit sowie eine höhere Festigkeit bei einem kleineren Gewicht im Vergleich zu üblicherweise zur Herstellung des Luftfederdeckels verwendeten Materialien aufweisen, so dass durch den Faserverbundwerkstoff das Gewicht des Luftfederdeckels vorteilhaft reduziert werden kann und die Festigkeit sowie die Steifigkeit des Luftfederdeckels optimiert werden können.
Vorteilhafterweise ist bei einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung vorgesehen, dass der Luftfederdeckel wenigstens eine plattenartige Verstärkungsrippe aufweist, die an der zweiten Teilfläche der Balgplatte und an der Rahmenplatte integral ausgebildet ist und unter nahe rechtem Winkel zu der Balgplatte und zu der Rahmenplatte angeordnet ist. Die Verstärkungsrippe kann die Steifigkeit des Luftfederdeckels zusätzlich erhöhen, so dass eine unerwünschte Verformung des Luftfederdeckels an dem Kraftfahrzeugrahmen unter einer Betriebslast reduziert wird und folglich dauerhafte Schäden an dem Luftfederdeckel und an der Luftfeder vermieden werden.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
Dabei zeigen, jeweils schematisch:

1 eine Ansicht eines Luftfederdeckels von oben;
2 eine Ansicht des in 1 dargestellten Luftfederdeckels von unten;
3 eine Ansicht eines Luftfederdeckels an einem Kraftfahrzeugrahmen;
4 eine weitere Ansicht des in 3 dargestellten Luftfederdeckels.

1 und 2 zeigen schematische Ansichten eines Luftfederdeckels 1. Der Luftfederdeckel 1 weist eine Balgplatte 2 und eine Rahmenplatte 3 auf, wobei die Rahmenplatte 3 an einer Außenfläche 4 der Balgplatte 2 integral ausgebildet ist. Die Rahmenplatte 3 unterteilt die Balgplatte 2 in eine erste Teilfläche 5 und eine zweite Teilfläche 6 und weist einen nahe rechten Winkel zu der Balgplatte 2 auf.
An der ersten Teilfläche 5 der Balgplatte 2 ist ein plastisch verformbares Ausgleichselement 7 integral ausgebildet. Das Ausgleichselement 7 weist eine wabenartige Struktur 8 auf, die mehrere Trägerrippen 9 und mehrere Verbindungselemente 10 aufweist. Die Trägerrippen 9 sind an der Balgplatte 2 integral ausgebildet und nahe parallel zu der Rahmenplatte 3 beabstandet zueinander angeordnet. Die Verbindungselemente 10 verbinden die zu der Rahmenplatte 3 nächstliegende Trägerrippe 9 mit der Rahmenplatte 3 sowie die Trägerrippen 9 untereinander.
Die wabenartige Struktur 8 kann numerisch optimieren werden und beispielsweise die Wandstärke der Trägerrippen 9 und der Verbindungselemente 10, der Abstand der Trägerrippen 9 zueinander und zu der Rahmenplatte 2 sowie weitere Parameter angepasst werden. Auf diese Weise kann das plastische Verformungsverhalten der wabenartigen Struktur 8 gezielt an die Anforderungen bei der Montage des Luftfederdeckels 1 und bei der Nutzung des Luftfederdeckels 1 unter einer Betriebslast angepasst werden.
Der Luftfederdeckel 1 weist des Weiteren einen Umfangsrand 12 auf einer Innenfläche 11 der Balgplatte 2 zur Festlegung eines Luftfederbalgs auf. Die Festlegung kann dabei beispielsweise durch eine Klemm-, Schrauben- oder Steckverbindung erfolgen. An der Rahmenplatte 3 des Luftfederdeckels 1 sind zudem zwei Befestigungsöffnungen 13 vorgesehen, die als Langlöcher ausgebildet sind.
An der zweiten Teilfläche 6 der Balgplatte 2 weist der Luftfederdeckel 1 plattenartige Verstärkungsrippen 14 auf, die an der Rahmenplatte 3 und an der Balgplatte 2 unter einem nahe rechtem Winkel integral ausgebildet sind. Die Verstärkungsrippen 14 können die Steifigkeit des Luftfederdeckels 1 erhöhen, so dass eine unerwünschte Verformung des Luftfederdeckels 1 reduziert werden kann. Der Luftfederdeckel 1 kann auch beispielsweise aus einem faserverstärkten Kunststoff hergestellt sein, um die Steifigkeit und die Festigkeit sowie das Gewicht des Luftfederdeckels 1 optimieren zu können.
3 und 4 zeigen schematische Ansichten des Luftfederdeckels 1, der an einem Kraftfahrzeugrahmen 15 festgelegt ist. Ein Rahmensteg 16 des Kraftfahrzeugrahmens 15 liegt dabei an der Rahmenplatte 3 an und ein Rahmenflansch 17 des Kraftfahrzeugrahmens 15 liegt an dem Ausgleichselement 7 mit der wabenartigen Struktur 8 an. Durch eine plastische Verformung kann das Ausgleichselement 7 mit der wabenartigen Struktur 8 die Fertigungstoleranzen des Kraftfahrzeugrahmens 15 bei der Montage sowie die Verformung des Kraftfahrzeugrahmens 15 unter einer Betriebslast vorteilhaft ausgleichen. Die an der zweiten Teilfläche 6 der Balgplatte 2 ausgeformten plattenartigen Verstärkungsrippen 14 können zusätzlich die Steifigkeit des Luftfederdeckels 1 erhöhen, um eine unerwünschte Verformung des Luftfederdeckels 1 unter einer Betriebslast zu vermeiden.
Der Luftfederdeckel 1 ist an dem Rahmensteg 16 des Kraftfahrzeugrahmens 15 durch eine Schraubenverbindung festgelegt. Die Rahmenplatte 3 des Luftfederdeckels 1 liegt dabei an einer Stirnfläche 18 des Rahmenstegs 16 an und ist mit einem Gegenstück 19 an einer Innenfläche 20 des Rahmenstegs 16 verbunden. Die Festlegung erfolgt durch die Befestigungsöffnungen 13 an der Rahmenplatte 3 und Rahmenöffnungen 21 an dem Rahmensteg 16. Die Befestigungsöffnungen 13 sind vorteilhafterweise als Langlöcher ausgebildet, so dass durch die Fertigungstoleranzen entstandenen Abstandsunterschiede der Rahmenöffnungen 21 ausgeglichen werden und der Luftfederdeckel 1 an dem Kraftfahrzeugrahmen 15 großflächig anliegt.
Bei der Festlegung des Kraftfahrzeugrahmens 15 an dem Luftfederdeckel 1 können durch den erfindungsgemäßen Luftfederdeckel 1 die Fertigungstoleranzen sowohl an der Rahmenplatte 3 als auch an der Balgplatte 2 vorteilhaft ausgeglichen werden, so dass der Kraftfahrzeugrahmen 15 an dem Luftfederdeckel 1 großflächig anliegen kann und die Kräfteübertragung von dem Kraftfahrzeugrahmen 15 auf die Luftfeder optimiert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1222409 B1 [0004]
DE 69907282 T2 [0004]

Claims

Luftfederdeckel (1) für eine Luftfeder in einem Kraftfahrzeug, - wobei der Luftfederdeckel (1) eine Rahmenplatte (3) zum Festlegen des Luftfederdeckels (1) an einem Kraftfahrzeugrahmen (15) und eine Balgplatte (2) zum Festlegen des Luftfederdeckels (1) an einem Luftfederbalg aufweist, - wobei die Rahmenplatte (3) unter einem nahe rechten Winkel integral an einer Außenfläche (4) der Balgplatte (2) ausgebildet ist und diese in eine erste Teilfläche (5) und in eine zweite Teilfläche (6) unterteilt, - wobei die Rahmenplatte (3) wenigstens eine diese durchdringende Befestigungsöffnung (13) aufweist, um den Luftfederdeckel (1) an einem Rahmensteg (16) des Kraftfahrzeugrahmens (15) festzulegen, und - wobei die Balgplatte (2) einen an einer Innenfläche (11) integral ausgebildeten Umfangsrand (12) aufweist, um den Luftfederdeckel (1) an dem Luftfederbalg festzulegen, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Teilfläche (5) der Balgplatte (2) ein plastisch verformbares Ausgleichselement (7) integral ausgebildet ist.
Luftfederdeckel (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichselement (7) eine wabenartige Struktur (8) aufweist.
Luftfederdeckel (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wabenartige Struktur (8) mehrere Trägerrippen (9) und mehrere Verbindungselemente (10) aufweist, wobei die Trägerrippen (9) beabstandet zueinander und nahe parallel zu der Rahmenplatte (3) angeordnet und an der Balgplatte (2) integral ausgebildet sind und wobei die Verbindungselemente (10) die zu der Rahmenplatte (3) nächstliegende Trägerrippe (10) mit der Rahmenplatte (3) und die Trägerrippen (10) untereinander verbinden.
Luftfederdeckel (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Befestigungsöffnung (13) auf der Rahmenplatte (3) als ein Langloch ausgebildet ist.
Luftfederdeckel (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederdeckel (1) aus einem Faserverbundwerkstoff, insbesondere aus einem faserverstärkten Kunststoff, hergestellt ist.
Luftfederdeckel (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederdeckel (1) wenigstens eine plattenartige Verstärkungsrippe (14) aufweist, die an der zweiten Teilfläche (6) der Balgplatte (2) und an der Rahmenplatte (3) integral ausgebildet ist und unter nahe rechtem Winkel zu der Balgplatte (2) und zu der Rahmenplatte (3) angeordnet ist.