DE102018206903A1

DE102018206903A1 - Luftfeder mit Vulkanisationsanbindung

Info

Publication number: DE102018206903A1
Application number: DE102018206903.4A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Krauss
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-11-07

Abstract

Luftfeder für ein Kraftfahrzeug, die mit einem Luftfederkolben (3) und einem Luftfederdeckel (2) zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie des Fahrzeuges eingespannt ist, mit einem am Luftfederdeckel (2) und Luftfederkolben (3) dichtend befestigten Luftfederbalg (1) aus elastomerem Material, welcher einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise begrenzt und unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte an dem Luftfederkolben abrollt, wobei der Luftfederbalg (1) entweder durch direktes Anvulkanisieren an den Luftfederdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) oder durch Anvulkanisieren an einen am Luftfederdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) fixierten Anbindungsring (6) am Luftfederdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) befestigt ist und dass im Endbereich des Luftfederbalges (1) und außerhalb des Befestigungsbereiches des Luftfederdeckels (2) und/oder Luftfederkolbens (3) ein den Luftfederbalg (1) umschlingender Entlastungsring (5) vorgesehen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug, die mit einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie des Fahrzeuges eingespannt ist, mit einem an Luftfederdeckel und Luftfederkolben dichtend befestigten Luftfederbalg aus elastomerem Material, welcher einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise begrenzt und unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte an dem Luftfederkolben abrollt.
Zur Zeit werden bei Fahrzeugluftfedern Luftfederbälge in der Regel mittels Klemmringen auf die Armaturen (Luftfederdeckel/ Luftfederkolben) geklemmt. Nachteilig an diesem Konzept sind die hohen Anforderungen an die Teile bezüglich aufwändiger Klemmgeometrien, hoher Toleranzanforderungen und aufwändigen und teuren Klemmprozessen. Trotz dem hohen Aufwand sind die derzeitig hohen Anforderungen hinsichtlich Funktionen der Klemmungen, wie Dichtigkeit und ausreichende Haltekraft bei Kälte und Wärme, nur schwer prozesssicher umzusetzen.
Es ist aber auch bereits bekannt, Luftfederbälge durch Anvulkanisieren zu fixieren. So ist in der DE 40 11 517 C2 ein Luftfederbalg für Schienenfahrzeuge beschrieben, der zur Befestigung einen unteren und einen oberen Ringwulst aufweist. Der untere Ringwulst ist hierbei an einem Anschlagring eines Drehgestells fest anvulkanisiert.
Aus der DE 10 2004 030 335 A1 ist eine Luftfeder mit einem Abrollkolben und einem Rollbalg mit mindestens einem anvulkanisierten Befestigungsteil bekannt.
In der DE 10 2013 206 235 A1 ist eine Luftfeder beschrieben, bei der ein Ende des zugehörigen Luftfederbalges mittels eines Spannringes an einem Klemmabschnitt eines Luftfederdeckels befestigt ist. Hierbei ist ein weiterer Ring vorgesehen, welcher zur Entlastung des Spannringes im Endbereich des Luftfederbalges und außerhalb des Klemmabschnittes angeordnet ist, wobei dessen Innendurchmesser im Wesentlichen einem Innendurchmesser des Spannringes entspricht.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, deren Schnittstellen zwischen Luftfederbalg und Luftfederdeckel und/oder Luftfederkolben auf besonders einfache und prozesssichere Art abgedichtet sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Luftfeder der angegebenen Art dadurch gelöst, dass der Luftfederbalg entweder durch direktes Anvulkanisieren an den Luftfederdeckel und/oder Luftfederkolben oder durch Anvulkanisieren an einen am Luftfederdeckel und/oder Luftfederkolben fixierten Anbindungsring am Luftfederkolben und/oder Luftfederdeckel befestigt ist und dass im Endbereich des Luftfederbalges und außerhalb des Befestigungsbereiches des Luftfederdeckels und/oder Luftfederkolbens ein den Luftfederbalg umschlingender Entlastungsring vorgesehen ist.
Erfindungsgemäß erfolgt somit die Anbindung des Luftfederbalges nicht mehr über eine vorstehend beschriebene Klemmverbindung, sondern mittels direktem Anvulkanisieren des Luftfederbalges an die Armatur oder mittels Anvulkanisieren an einen zwischengeschalteten zusätzlichen Anbindungsring. Damit wird die erforderliche Dichtfunktion durch ein prozesssicheres, robustes und vielfältig bekanntes Konstruktionsprinzip übernommen und die relativ anfällige parameterabhängige Klemmlösung ersetzt.
Zur Aufnahme der im Luftfederbalg auftretenden Zugkräfte beim Betrieb der Luftfeder bewirkt die Verbindungsfläche zwischen Armatur bzw. Anbindungsring und Luftfederbalg, welche Scherkräfte in begrenztem Maße aufnehmen kann, eine Unterstützung durch die Umschlingung des Luftfederbalges mit einem zusätzlichen formstabilen Entlastungsring. Die Verwendung eines solchen Ringes wird ebenfalls zur Unterbindung einer möglichen für die Vulkanisationsverbindung schädlichen Schälbelastung eingesetzt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden komplexe Klemmprozesse durch einfache Montageschritte bei einem Zusammenbau der Luftfeder ersetzt. Es ist eine einfachere Gestaltung der einzelnen Bauteile durch Wegfallen von hohen Belastungen der beteiligten Bauteile durch den Klemmprozess sowohl beim Klemmvorgang als auch im Betriebszustand möglich. Ebenfalls eine Kostenersparnis durch den Entfall von nicht mehr erforderlichen komplexen Klemmgeometrien. Auch ergeben sich weniger negative Einflüsse durch unterschiedliche Wärmedehnung der Komponenten im Vergleich zu einer Klemmlösung.
Wesentlich ist, dass eine Zugkraftentlastung der Vulkanisationsverbindung durch eine zusätzliche Kraftübernahme mittels Umschlingung durch den vorgesehenen Entlastungsring (Umlenkring) erreicht wird.
Durch die Kombination der Vulkanisationsverbindung mit dem zusätzlichen Entlastungsring (Umlenkring, Bändigungsring) wird der Entfall der Anbindung des Luftfederbalges mittels Klemmungstechnologie ermöglicht. Dies beruht auf der Entlastung der Anbindung, die jetzt nur durch Vulkanisation umgesetzt ist, durch die Umschlingung des zusätzlichen Entlastungsringes (Seilzugprinzip). Eine weitere Entlastung der Anbindung von Zugkräften wird durch die virtuelle Erhöhung der Reibung zwischen den Bauteilen ermöglicht, die durch das Vulkanisieren umgesetzt wird.
Wenn bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Luftfeder ein Anbindungsring Verwendung findet, so ist dieser vorzugsweise mittels Standard-O-Ring-Dichtung am Luftfederdeckel und/oder Luftfederkolben fixiert. Dies stellt ebenfalls eine prozesssichere, robuste und bewährte Konstruktionslösung dar, die sich durch einen besonders einfachen Montageschritt bei einem Zusammenbau der Luftfeder auszeichnet.
Auch der Entlastungsring ist vorzugsweise an den Luftfederbalg anvulkanisiert, wodurch eine weitere virtuelle Erhöhung der Reibung zwischen den Bauteilen erreicht wird.
Wenn erfindungsgemäß ein Anbindungsring verwendet wird, so kann dieser in einer einfachen Ausführungsform, beispielsweise im Vertikalschnitt, rechteckig ausgebildet sein. Er kann jedoch beispielsweise auch eine Rastung zum Eingriff in eine Nut des Luftfederdeckels und/oder Kolbens aufweisen. Auch kann der Anbindungsring in einer Innenseite mit einer Ausnehmung als O-Ring-Sitz versehen sein. Ausführungsformen mit Rastung und O-Ring-Sitz sind ebenfalls möglich.
Auch kann bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Luftfeder der Luftfederbalg mit mindestens einem weiteren Umlenk- und/oder Bändigungsring versehen sein, der an den Luftfederbalg anvulkanisiert ist. Hierdurch ergeben sich entsprechende Vorteile, wie vorstehend ausgeführt.
Verwendung findet die Luftfeder in einem Fahrwerk, vorzugsweise in einem Luftfedersystem, für ein Kraftfahrzeug.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren.
Es zeigen

1 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Teil einer ersten Ausführungsform einer Luftfeder;
2 einen schematischen Vertikalschnitt durch einen Teil einer zweiten Ausführungsform einer Luftfeder;
3 einen Teilvertikalschnitt durch eine dritte Ausführungsform einer Luftfeder;
4 einen Vertikalschnitt durch eine ersten Ausführungsform eines Anbindungsringes; und
5 einen Vertikalschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Anbindungsringes.

Die in 1 schematisch im Vertikalschnitt dargestellte Luftfeder eines Fahrzeuges ist mit einem Luftfederkolben 3 und einem Luftfederdeckel 2 zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie des Fahrzeuges eingespannt. Sie besitzt einen Luftfederbalg 1, der am Luftfederdeckel 2 und am Luftfederkolben 3 dichtend befestigt ist. Der Luftfederbalg 1 besteht aus einem elastomeren Material und begrenzt einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise und rollt am Luftfederkolben 3 unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte ab.
Der Luftfederbalg 1 ist mit seinem oberen Endbereich an einem Befestigungsabschnitt des Luftfederdeckels 2 befestigt. Die Befestigung erfolgt hierbei über direktes Anvulkanisieren des Luftfederbalges 1 an den Befestigungsabschnitt des Luftfederdeckels, wie bei 4 gezeigt.
In entsprechender Weise wird der Luftfederbalg 1 durch Anvulkanisieren seines unteren Endbereiches an einem Befestigungsabschnitt des Luftfederkolbens 3 befestigt, wie bei 4 gezeigt.
Im jeweiligen Endbereich des Luftfederbalges 1 und außerhalb des Befestigungsbereiches des Luftfederdeckels und des Luftfederkolbens ist ein den Luftfederbalg umschlingender Entlastungsring 5 vorgesehen, der an den Luftfederbalg anvulkanisiert ist, wie bei 11 gezeigt. Durch die Umschlingung des Balges um diesen zusätzlichen formstabilen Entlastungsring 5 erhält die Verbindungsfläche zwischen Befestigungsabschnitt und Balg eine entsprechende Unterstützung durch Aufnahme der im Balg auftretenden Zugkräfte beim Betrieb der Luftfeder.
Bei der Ausführungsform der 1 ist der Luftfederbalg 1 durch Anvulkanisieren direkt am Luftfederdeckel 2 und am Luftfederkolben 3 befestigt. Bei der in 2 dargestellten Ausführungsform ist zwischen Balg 1 und dem jeweiligen Befestigungsabschnitt des Luftfederdeckels und Luftfederkolbens ein Anbindungsring 6 mit etwa rechteckigem Querschnitt vorgesehen, an dessen Außenseite der Luftfederbalg 1 anvulkanisiert ist, wie bei 7 gezeigt. Die Befestigung des Anbindungsringes 6 am Luftfederdeckel 2 und Luftfederkolben 3 erfolgt hierbei über eine standardmäßige O-Ring-Dichtung 8. Auch bei dieser Ausführungsform ist ein entsprechender Entlastungsring 5 außerhalb des Arbeitsraumes der Luftfeder vorgesehen, der vom Luftfederbalg 1 umschlungen wird. Auch hier dient der Entlastungsring 5 zur Entlastung der Verbindungsfläche 7 von Zugkräften, wobei der Ring 5 an den Luftfederbalg 1 anvulkanisiert ist.
3 zeigt die Befestigung des Luftfederbalges 1 am Luftfederdeckel 2 bei einer anderen Ausführungsform. Auch hier ist der Endbereich des Luftfederbalges 1 durch Anvulkanisieren an einem Anbindungsring 6 befestigt, der mit Hilfe einer O-Ring-Dichtung 8 an einem Befestigungsabschnitt des Luftfederdeckels 2 fixiert ist. Unterhalb des Anbindungsringes 6 und der durch Anvulkanisieren gebildeten Verbindungsfläche 7 befindet sich ein Entlastungsring 5, der vom Luftfederbalg umschlungen wird. Nach der Umschlingung des Entlastungsringes 5 erstreckt sich der Luftfederbalg in der Figur wieder nach oben unter Ausbildung einer Falte und danach wieder nach unten. Der Entlastungsring 5 ist an den Luftfederbalg anvulkanisiert, wie bei 11 gezeigt.
Die 4 und 5 zeigen zwei Ausführungsformen von Anbindungsringen 6 im Vertikalschnitt. Beide Ausführungsformen weisen eine als Sitz für einen O-Ring dienende Ausnehmung 9 auf. Der in 5 dargestellte Entlastungsring 6 hat auf seiner Innenseite eine Rastung 10, die zur Fixierung in eine entsprechende Nut des Luftfederdeckels eingreift.
Der in den Figuren dargestellte Federbalg kann über seine Länge mit weiteren anvulkanisierten Funktionsringen versehen sein, die in den Figuren nicht dargestellt sind.
Bezugszeichenliste

1: Luftfederbalg
2: Luftfederdeckel
3: Luftfederkolben
4: Anvulkanisation
5: Entlastungsring
6: Anbindungsringes
7: Verbindungsfläche
8: O-Ring-Dichtung
9: Ausnehmung
10: Rastung
11: Anvulkanisation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4011517 C2 [0003]
DE 102004030335 A1 [0004]
DE 102013206235 A1 [0005]

Claims

Luftfeder für ein Kraftfahrzeug, die mit einem Luftfederkolben (3) und einem Luftfederdeckel (2) zwischen Fahrwerk und Fahrzeugkarosserie des Fahrzeuges eingespannt ist, mit einem am Luftfederdeckel (2) und Luftfederkolben (3) dichtend befestigten Luftfederbalg (1) aus elastomerem Material, welcher einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise begrenzt und unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte an dem Luftfederkolben abrollt, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederbalg (1) entweder durch direktes Anvulkanisieren an den Luftfederdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) oder durch Anvulkanisieren an einen am Luftfederdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) fixierten Anbindungsring (6) am Luftfederdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) befestigt ist und dass im Endbereich des Luftfederbalges (1) und außerhalb des Befestigungsbereiches des Luftfederdeckels (2) und/oder Luftfederkolbens (3) ein den Luftfederbalg (1) umschlingender Entlastungsring (5) vorgesehen ist.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsring (6) mittels O-Ring-Dichtung (8) am Luftfilterdeckel (2) und/oder Luftfederkolben (3) fixiert ist.
Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsring (5) an den Luftfederbalg (1) anvulkanisiert ist.
Luftfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsring (6) eine Rastung (10) zum Eingriff in eine Nut des Luftfederdeckels (2) und/oder Luftfederkolbens (3) aufweist.
Luftfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anbindungsring (6) auf seiner Innenseite mit einer Ausnehmung (9) als O-Ring-Sitz versehen ist.
Luftfeder nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederbalg (1) mit mindestens einem weiteren Umlenk- und/oder Bändigungsring versehen ist, der an den Luftfederbalg (1) anvulkanisiert ist.
Fahrwerk für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Luftfedersystem, mit einer Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 6.