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Die Erfindung betrifft einen aus einem vulkanisierten, zylindrischen oder konischen Kreuzlagenbalg-Rohling oder Axiallagenbalg-Rohling aus Elastomermaterial hergestellten Luftfederbalg, insbesondere zur Verwendung in Fahrzeugen, beispielsweise in Kraftfahrzeugen.
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Übliche Luftfederungsvorrichtungen bestehen beispielsweise aus einem Luftfederbalg sowie den Anbauteilen Befestigungsplatte, Kolben, Anschlagpuffer, Belüftungsstutzen und anderen Bauelementen. Die Befestigungsplatte befindet sich in vertikaler Ansicht der Luftfeder üblicherweise fahrwerksfern oben am Luftfederbalg, der Kolben hingegen unten. Bei einer Fahrgestellluftfeder eines Kraftfahrzeugs ist die Befestigungsplatte daher üblicherweise die mechanische Schnittstelle zum Rahmen beziehungsweise zur Karosserie des Fahrzeugs. Der Kolben dient als mechanische Schnittstelle zur Fahrzeugachse. Bei den Befestigungsplatten handelt es sich in Abhängigkeit vom Typ des Luftfederbalgs um Bördelplatten, Konusplatten oder Spannplatten.
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Bei Bördelluftfederbälgen oder Konusluftfederbälgen werden bei deren Herstellung die Rohlingenden um Kerne umgeschlagen, und der Luftfederbalg-Rohling wird danach in einer Heizform zu einem Luftfederbalg vulkanisiert. Im Fall eines Bördelluftfederbalgs wird der Plattenrand der Bördelplatte um einen endseitigen Balgwulst herum gebördelt. Bei einem Konusluftfederbalg wird ein konisch ausgeformter Wulst auf einen dazu geometrisch komplementär geformten Bereich eines Deckels aufgesteckt. Bei einem Schlauchrollbalg-Rohling wird dieser ohne umgeschlagene Enden und Kerne durch Heizen vulkanisiert. Danach wird der vulkanisierte Schlauchrollbalg nach Bedarf zugeschnitten und mit einem Spannring auf einer Spannplatte verklemmt.
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Bei der Bördelplatte erfolgt die Abdichtung durch die Bördelung im Bördelspalt beziehungsweise Klemmspalt, bei der Konusplatte durch das Setzen und axiales Rutschen des Wulstes auf dem Konus. Ebenfalls bekannt ist das Anvulkanisieren des Konuswulstes an einen Deckel, welcher üblicherweise aus Stahl oder Kunststoff besteht. Bei der Spannplatte erfolgt die Abdichtung der Luftfeder über das Verklemmen des Schlauchrollbalgs sowie mittels Rillen im Spannbett der Spannplatte.
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Die üblichen bekannten Ausführungsformen für Kolben sind, je nach Balgtyp, Kolben mit konischer Anbindung, Spannteller-Kolben für anvulkanisierte oder angeschraubte Spannteller oder geklemmte Kolben. An allen Luftfederbälgen, mit Ausnahme der geklemmten Schlauchrollbälge, werden an deren beiden axialen Enden einvulkanisierte Kerne aus Stahldraht oder Kunststoff verwendet, die zusammen mit dem Balgumschlag Dicht- oder Bördelwülste ergeben.
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Das Prinzip eines Axial-Luftfederbalgs mit Außenführung ist beispielsweise aus der
DE 36 43 073 A1 und der
DE 100 50 028 A1 bekannt. Obwohl diese Luftfederbälge in großer Zahl an den Achsen von Omnibussen, Lastkraftwagen sowie deren Anhängern genutzt werden, treten damit verbundene Probleme auf. So besteht bei Luftfederbälgen mit Kernen und einer Bördelplatte aus Stahl die Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten durch einen unzureichenden Bördelvorgang und eine erhöhte Zugbelastung. Des Weiteren erfordert der Bördelvorgang eine Umformung in einer dazu geeigneten Vorrichtung, ist aufwendig und energieintensiv. Bei vorgegebener Bauhöhe ergibt sich zudem ein Verlust an Einfederweg, da die Höhe des Bördelwulstes und die Plattendicke beim Abrollen des Balgs nicht nutzbar sind. Auch besteht die Gefahr von Korrosion bei Beschädigung der Beschichtung der Bördelplatte durch das Bördelwerkzeug. Und schließlich ist auch eine sortenreine Trennung der Materialien gemäß der Altautoverordnung erschwert.
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Bei Luftfederbälgen mit Kernen und einer Konusplatte aus Stahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff ist keine oder nur eine geringe Abzugssicherung vorhanden, und es ist die Einhaltung verhältnismäßig enger Fertigungstoleranzen erforderlich. Zudem besteht die Gefahr des Auftretens von Undichtigkeiten und des Lösens der Konusplatte durch Setzen des für die Herstellung der Luftfederbälge verwendeten Elastomermaterials. Dies lässt sich zwar dadurch begegnen, dass ein Setzweg auf dem Konus vorgesehen wird, jedoch geht dies mit einem Verlust an freiem Federweg einher. Bei Luftfederbälgen mit Spannringen in Verbindung mit Spannplatten aus Stahl oder glasfaserverstärktem Kunststoff macht dies wegen der hohen Zugbelastung die Verwendung von Spannringen aus Stahl erforderlich, jedoch kann dieses durch Setzen des Elastomermaterials zu Undichtigkeiten und Lösen des Spannrings führen. Auch hier besteht die Gefahr von Korrosion, wenn die Beschichtung des Spannrings durch die Klemmbacken eines Klemmwerkzeugs beschädigt wird. Und schließlich ist auch hier eine sortenreine Trennung der verwendeten Materialien erschwert.
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Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Luftfederbalg vorzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik einen Gewinn an Federweg bietet, nur die Einhaltung grober Fertigungstoleranzen erfordert, ein vergleichsweise geringeres Gewicht aufweist, eine vereinfachte Montage ermöglicht und keine oder nur eine geringe Korrosion metallischer Komponenten erleidet.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Luftfederbalg, welcher die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Demnach betrifft die Erfindung einen aus einem vulkanisierten, zylindrischen oder konischen Kreuzlagenbalg-Rohling oder Axiallagenbalg-Rohling hergestellten Luftfederbalg, beispielsweise für Kraftfahrzeuge. Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass der Luftfederbalg eine an wenigstens einem seiner beiden entgegengesetzten Enden angeformte kalottenförmige Ausformung aufweist.
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Diese Konstruktion des Luftfederbalgs ermöglicht es, wenn die kalottenförmige Ausformung, abgesehen von einem verschließbaren Luftanschluss, dicht verschlossen ist, auf eine in diesem Bereich üblicherweise angeordnete, mittels eines Klemmrings verklemmte Spannplatte zu verzichten. Das gleiche gilt für den Verzicht auf eine Bördelplatte. Des Weiteren ist in diesem Bereich kein Dicht- oder Bördelwulst mit einem Kern aus Stahldraht oder Kunststoff erforderlich.
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In Weiterbildung dieses Luftfederbalgs kann vorgesehen sein, dass die kalottenförmige Ausformung aus einer Mehrzahl von sich in Längsrichtung des Luftfederbalgs nach axial außen und nach radial innen erstreckenden Laschen des Balg-Rohlings gebildet ist, dass unmittelbar benachbarte Laschen des Balg-Rohlings einander in Umfangsrichtung des Balg-Rohlings teilweise überlappen, und dass diese Laschen im Bereich der Überlappungen aneinander vulkanisiert sind.
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Im Detail kann weiter vorgesehen sein, dass der Luftfederbalg aus einem zylindrischen oder konischen Luftfederbalg-Rohling erzeugt ist, bei dem wenigstens eines seiner beiden Enden vor dem Vulkanisieren zur Ausbildung der Laschen in Längsrichtung des Luftfederbalg-Rohlings oder in einem Winkel zu dieser Längsrichtung eingeschnitten ist, und dass die Überlappungen unmittelbar benachbarter Laschen zur Ausbildung einer kalottenförmigen Ausformung des Luftfederbalgs im Bereich der Überlappungen übereinander gepresst vulkanisiert sind.
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Auch Anschlussteile, wie ein Luftanschluss, ein Anschlagpuffer und/oder Befestigungselemente, lassen sich im Bereich der kalottenförmigen Ausformung direkt beim Heizen des Luftfederwickels in der Heizform mit anvulkanisieren.
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Ferner kann vorgesehen sein, dass eine an wenigstens einem Ende des Luftfederbalgs ausgebildete kalottenförmige Ausformung axial innen und/oder axial außen einen anvulkanisierten Deckel aus einem Elastomermaterial mit einem Gewebeanteil aufweist. Der zumindest eine Deckel ist beispielsweise vor dem Vulkanisieren des Luftfederbalgs an dessen kalottenförmige Ausformung von außen oder innen angesetzt worden, so dass dessen Elastomermaterial zusammen mit dem Elastomermaterial der kalottenförmigen Ausformung vulkanisiert wurde. Auch ein Ankleben des Deckels an die kalottenförmige Ausformung nach deren Vulkanisation ist möglich.
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Der Deckel kann mit einem Anschlussteil für den Luftanschluss, einem Ventil, einem Befestigungselement und/oder einem anvulkanisierten Anschlagpuffer versehen sein. Gemäß einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der Deckel einen zentrisch angeordneten sowie abstehenden Schlauch mit einem in diesem ausgebildeten Strömungskanal aufweist, wobei dieser Schlauch ein Schlauchende aufweist, welches derartig ausgebildet ist, dass dieses an ein Ventil anschließbar ist.
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Eine andere Ausführungsform sieht vor, dass der Deckel ein zentrisch angeordnetes sowie abstehendes Rastelement aufweist, welches durch eine Aufnahmebohrung in einer Befestigungsplatte hindurchsteckbar und an dieser verrastbar ist.
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Weiter kann vorgesehen ein, dass in dem Strömungskanal des Schlauches oder in einem Strömungskanal des Rastelements ein Ventil angeordnet ist, durch welches Druckluft in den Luftfederbalg einströmbar und aus diesem herausleitbar ist. Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Schlauch oder das Rastelement samt deren Strömungskanäle gesondert hergestellt und an den Deckel anvulkanisiert sind.
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Die genannten Merkmale des erfindungsgemäßen Luftfederbalgs erzeugen folgende Vorteile: Durch den Wegfall der bei Luftfederbälgen gemäß dem Stand der Technik erforderlichen, mittels eines Spannrings am Balgwulst verklemmten Spannplatte oder der Befestigung einer Bördelplatte durch Umbördeln um den Balgwulst ergibt sich bei gleichen Abmessungen ein Gewinn an Federweg. Dies gilt in etwas geringerem Ausmaß auch für einen Konusluftfederbalg, bei dem ein Konuswulst auf eine Konusplatte gesetzt wird. Die Abdichtung des erfindungsgemäßen Luftfederbalgs ist demgegenüber im Bereich der Überlappungen selbstverstärkend. Die Fertigungstoleranzen können im Vergleich zu Luftfedern gemäß dem Stand der Technik wegen des Fehlens dichtender Flächen zudem gröber gewählt werden. Der erfindungsgemäße Luftfederbalg weist bei ansonsten weitgehend gleichen Eigenschaften gegenüber bekannten Luftfederbälgen wegen des Wegfalls einiger metallischer Komponenten zudem ein geringeres Gewicht auf. Der Zusammenbau ist außerdem vereinfacht, weil beispielsweise keine Bördelpresse erforderlich ist, mittels welcher korrosionsempfindliche Beschädigungen an der Oberfläche der Bördelplatte entstehen können. Der erfindungsgemäße Luftfederbalg ist auch toleranter gegenüber der Abstützgeometrie beziehungsweise dem für den Luftfederbalg vorgesehenen Einbauraum in einem Fahrzeug zwischen dessen Fahrzeugaufbau und Fahrgestell.
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Die vorstehend erwähnten Vorteile gelten gleichermaßen auch für eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Luftfederbalgs, die dadurch gekennzeichnet ist, dass an wenigstens einem zylindrischen oder konischen Ende des Luftfederbalg-Rohlings zur Erzeugung dessen kalottenförmiger Ausformung ein Gewebeanteile enthaltender topfförmiger Deckel aus zunächst unvulkanisiertem Elastomermaterial angeordnet ist, dass dieser Deckel mit seinem axialen Fortsatz ein Ende des Luftfederbalg-Rohlings axial sowie radial nach außen übergreift, und dass durch Vulkanisieren des Materials des Luftfederbalg-Rohlings und des Deckels in einer Heizform die kalottenförmige Ausformung an dem wenigstens einen Ende des Luftfederbalgs ausgebildet ist.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass der Luftfederbalg aus einem Luftfederbalg-Rohling hergestellt ist, welcher aus einem zylindrischen oder konischen Axialbalg mit achsparallel in einem Elastomermaterial eingebetteten Fäden besteht, wobei an wenigstens einem der beiden Enden des Luftfederbalg-Rohlings die kalottenförmige Ausformung derartig ausgebildet ist, dass die Fäden sowie das Elastomermaterial nach radial innen und axial außen zwiebelspitzenförmig zusammengeführt sind, und dass der Luftfederbalg nach dessen Herstellung in einem diesen radial außen umgreifenden Stütz-Hohlzylinder geführt ist.
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Hierbei kann es vorteilhaft sein, wenn vorgesehen ist, dass der Luftfederbalg an seinen beiden axialen Enden durch nach radial innen und axial außen gerichtete Bündelung seiner Axialfäden sowie seines Elastomermaterials jeweils eine kalottenförmige Ausformung aufweist, dass wenigstens eines der Enden des Luftfederbalgs zu einer Gewebe-Elastomer-Tülle mit einem Gaseinlass geformt ist, dass der die radiale Außenführung bildende Stütz-Hohlzylinder eine geringere axiale Erstreckung aufweist als der Luftfederbalg, und dass der Stütz-Hohlzylinder als Einfederungsanschlag ausgebildet ist. Dieser Einfederungsanschlag bewirkt dann eine mechanische Abstützung des Fahrzeugaufbaus beziehungsweise der Fahrzeugkarosserie am Fahrwerk, wenn aufgrund eines Defekts kein Überdruck im Druckraum des Luftfederbalgs herrscht und dieser daher unter der Last des Fahrzeugaufbaus zusammengesackt ist.
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Weiter kann hierbei vorgesehen sein, dass das untere Ende des Luftfederbalgs im Bereich der dortigen kalottenförmigen Ausformung mit Bündelung der Axialfäden sowie des Elastomermaterials dichtend nach radial innen und axial außen durch eine zwiebelspitzenartige Ausformung zu einer Gewebe-Elastomer-Tülle sowie mittels eines Abrollkolbens zu einer Rollfalte geformt ist.
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Schließlich kann vorgesehen sein, dass der Luftfederbalg an der Außenumfangsfläche seines axial mittleren Abschnitts radial von diesem abstehende Vorsprünge aufweist, welche in zugeordnete Öffnungen eingeknöpft sind, die im Stütz-Hohlzylinder ausgebildet sind.
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Vorteilhaft bei allen geschilderten Ausführungsformen ist, dass der jeweilige Luftfederbalg aufgrund seiner Konstruktion gegen ein unbeabsichtigtes Abziehen von einer Befestigungsplatte und/oder einem Luftfederkolben geschützt ist. Außerdem weisen diese Luftfederbälge keine Undichtigkeiten auf, welche bei konventionellen Luftfederbälgen durch Gummisetzung entstehen könnten. Schließlich lassen sich die Luftfederbälge mit den Merkmalen der Erfindung vergleichsweise einfach aus einer Umgebungskonstruktion, beispielsweise eines Fahrzeugs, demontieren.
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Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit drei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt
- 1 eine schematische, vereinfachte Darstellung eines erfindungsgemäßen Luftfederbalgs in einer ersten Ausführungsform im teilweise Längsschnitt,
- 2 und 2a Varianten von Einschnitten in einem unvulkanisierten Luftfederwickel zur Bildung von Laschen, welche zur Erzeugung einer kalottenförmigen Ausformung am axialen Ende des Luftfederbalgs gemäß 1 dienen,
- 3 einen Längsschnitt durch einen teilweise dargestellten Luftfederbalg mit einer kalottenförmigen Ausformung und einem anvulkanisierten Innendeckel mit daran integriertem Anschlagpuffer,
- 4 einen Längsschnitt durch einen teilweise dargestellten Luftfederbalg-Rohling gemäß einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Luftfederbalgs mit einem noch nicht anvulkanisierten Außendeckel,
- 5 den Luftfederbalg gemäß 4 mit dem unter Bildung einer kalottenartigen Ausformung anvulkanisierten Außendeckel,
- 6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Luftfederbalgs mit an seinen beiden Enden ausgebildeten kalottenförmigen Ausformungen und jeweils einem darauf angeordneten elastomeren Deckel,
- 6a eine erste Weiterbildung des Luftfederbalgs gemäß 6, bei welchem der elastomere Deckel an seiner Oberseite mit einem Schlauch versehen ist, durch den Luft in den Luftfederbalg einströmen und aus diesem ausströmen kann,
- 6b eine zweite Weiterbildung des Luftfederbalgs gemäß 6a, bei welchem an der Oberseite des Deckels ein Rastelement mit einem Strömungskanal ausgebildet ist, in welchem ein Ventil angeordnet ist,
- 7 eine schematische, isometrische Darstellung eines unter Verwendung eines Axialbalg-Rohlings mit einer kalottenförmigen Ausformung sowie einem zwiebelspitzenförmigen zentralen Bereich hergestellten Luftfederbalgs gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 8 eine schematische Darstellung eines unter Verwendung eines Axialbalg-Rohlings hergestellten Luftfederbalgs ähnlich dem gemäß 7, jedoch mit an seinen beiden Enden ausgebildeten kalottenförmigen Ausformungen sowie jeweils einem zwiebelspitzenförmigen Zentrum, und
- 9 eine Variante der Ausführungsform gemäß 7 mit zwei zwiebelspitzenförmigen Ausformungen an den Enden des Luftfederbalgs sowie einer mittels eines Abrollkolbens gebildeten Rollfalte des Luftfederbalgs.
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In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Luftfederbalg 1 in Form eines Rollbalgs in einer weitgehend hälftigen Schnittdarstellung gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Der Luftfederbalg 1 weist einen etwa mittigen, zylindrischen oder leicht konischen Bereich 2 auf, sowie an seinem oberen Ende eine kalottenförmige Ausformung 3 und an seinem unteren, entgegengesetzten Ende eine über einem Abrollkolben 6 gebildete Rollfalte 5.
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An der Kuppe der kalottenförmigen Ausformung 3 ist ein Anschlussteil 7 angeformt, das hier als Schraubbolzen ausgebildet ist. Dieses Anschlussteil 7 ist in einer Gewindebohrung 22 einer oberen Befestigungsplatte 39 eingeschraubt, welche selbst an einem Karosserieteil eines Fahrzeugs befestigbar ist. Hierzu weist die obere Befestigungsplatte 39 nicht weiter bezeichnete Durchgangsbohrungen auf, durch die Schrauben hindurchführbar sind.
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Der Luftfederbalg 1 weist an seinem gegenüberliegenden fahrwerksnahen Ende radial innen einen Kontaktabschnitt 4 mit einem einvulkanisierten hohlzylindrischen Luftanschluss 8 auf, dessen unteres Ende in eine Aufnahmebohrung 53 im Abrollkolben 6 eingesteckt ist.
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Um die kalottenförmige Ausformung 3 des Luftfederbalgs 1 herzustellen, wird zunächst ein in den 2 und 2a dargestellter zylindrischer oder mehr oder weniger konischer Kreuzlagenbalg-Rohling 41, 41a aus einer inneren Lage aus unvulkanisiertem Elastomermaterial, einer Verstärkungszwischenlage in Form von Fäden im Rautenverbund sowie einer äußeren Ummantelung aus ebenfalls unvulkanisiertem Elastomermaterial erzeugt. Gemäß den 2 und 2a sind in wenigstens einem Ende des noch unvulkanisierten Kreuzlagenbalg-Rohlings 41, 41a axial oder schräg zur Längserstreckung des Luftfederbalg-Rohlings 41, 41a verlaufende, sich unter einem mehr oder weniger großen Öffnungswinkel 10a öffnende Schlitze 10 eingeschnitten. Hierbei können die so gebildeten Laschen 14, 14a gemäß 2 in deren Längserstreckung geradlinige Flanken oder gemäß 2a abgerundete Flanken aufweisen.
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Zum Erzeugen der kalottenförmigen Ausformung 3 am Luftfederbalg 1 gemäß 1 wird eine geeignete Heizform verwendet, in welcher das Material des Luftfederbalgs geformt und unter erhöhter Temperatur vulkanisiert wird. Dabei ergeben sich durch ein radial nach innen erfolgendes Zusammenfügen unmittelbar benachbarter Laschen 14, 14a treppenstufenartige Überlappungen 11 (1), in deren Bereich die Laschen 14, 14a beim Vulkanisieren zu einem materialeinheitlichen kalottenförmigen Verbund verformt werden. Um diesen materialeinheitlichen Verbund ohne oder mit nur flachen Treppenstufen an den Überlappungen 11 zu erreichen, kann ein geometrisch komplementärer Heizbalg im Inneren des Luftfederbalg-Rohling 41, 41a während des Vulkanisiervorgangs angeordnet sein. Durch die Überlappungen 11 wird der Luftfederbalg 1 an seinem einen Ende geschlossen und die kalottenförmige Ausformung 3 erhält so deren Formstabilität.
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Das entgegengesetzte Ende des Luftfederbalgs 1 kann radial innen den planen Kontaktabschnitt 4 aufweisen, welcher auf der fahrwerksfernen Oberseite des Abrollkolbens 6 aufliegt und dort in nicht dargestellter Weise befestigt ist. Der Abrollkolben 6 weist an seinem fahrwerksnahen Ende eine untere Befestigungsplatte 40 oder ein anderes Befestigungsmittel auf, mittels derer oder dem er an einem Fahrwerksbauteil befestigbar ist.
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Der in 1 dargestellte Luftfederbalg 1 weist erkennbar eine vollständig geschlossene kalottenförmige Ausformung 3 auf. Bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel weist das fahrwerksferne obere Ende des Kreuzlagenbalg-Rohlings 12 des Luftfederbalgsla abweichend davon eine kalottenförmige Ausformung 3a mit einer axialen Öffnung 3b auf, welche mittels eines Deckels 13 aus Elastomermaterial verschlossen ist. Dieser Deckel 13 kann vor dem Vulkanisieren des Luftfederbalgs 1a an der Innenseite seiner kalottenförmigen Ausformung 3a angesetzt worden sein. Er kann aber auch nach dem Vulkanisieren an die Innenseite der kalottenförmigen Ausformung 3a angeklebt worden sein.
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In dem Elastomermaterial des Deckels 13 ist, wie beim ganzen Luftfederbalg 1a, ein Gewebeanteil zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Luftfederbalgs eingebettet. An der Innenseite des Deckels 13 ist ein Anschlagpuffer 9 aus dem gleichen oder ähnlichen Elastomermaterial angeformt, wie das des übrigen Luftfederbalgs. Der zunächst unvulkanisierte Deckel 13 wird zusammen mit dem Kreuzlagenbalg-Rohling 12 in geeigneter Weise vulkanisiert, wodurch der Deckel 13 an die kalottenförmige Ausformung 3a materialeinheitlich angefügt und die Öffnung 3b dicht verschlossen wird. Der Deckel 13 kann, wie dargestellt, an seinem fahrwerksfemen oberen Ende ein Anschlussteil 20 aufweisen, welches zur Befestigung des Luftfederbalgs 1a an einer oberen Befestigungsplatte 39 dient. In dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Anschlussteil 20 in eine Aufnahmebohrung 43 in der oberen Befestigungsplatte 39 lösbar befestigt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform ist in den 4 und 5 jeweils in einer schematischen Längsschnittdarstellung gezeigt. Wie anhand der 1 bis 3 beschrieben wurde, wird zunächst ein zylindrischer oder konischer Balg-Rohling 15 mit in der Balgwand im Kreuzverbund eingelagerten Fäden sowie ein noch unvulkanisierter Deckel-Rohling 17 aus Elastomermaterial mit ebenfalls eingelagertem Gewebeanteil geformt. Der Deckel-Rohling 17 weist eine topfförmige Geometrie mit einem zylindrischen axialen Fortsatz 18 auf. Anschließend wird der unvulkanisierte Deckel-Rohling 17 mit seinem zylindrischen Fortsatz 18 auf ein Ende des Kreuzlagenbalg-Rohlings 15 aufgesetzt. Der so vorbereitete Kreuzlagenbalg-Rohling 15 und der Deckel-Rohling 17 werden dann in einer Heizform in geeigneter Weise vulkanisiert, sodass ein Luftfederbalg 21 mit der in 5 dargestellten kalottenförmigen Ausformung 23 entsteht. Der nun vulkanisierte Deckel 17a ist dadurch materialeinheitlich mit dem Balg-Rohling 15 zu einem fertigen Luftfederbalg 21 luftdicht verbunden. Wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen und auch hier verwirklicht, kann der Deckel-Rohling 17 ein Anschlussteil 30 aufweisen, welches im vulkanisierten Zustand beispielsweise als Befestigungselement und/oder als Luftanschluss dienen kann. In dem in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Deckel 17, 17a mit einem als Schraubbolzen ausgebildeten Anschlussteil 30 ausgestattet, welches an der oberen, karosserieseitigen Befestigungsplatte 39 befestigbar ist.
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Wenngleich in den 4 und 5 nur die Ausbildung des Luftfederbalgs 21 an seinem fahrwerksfernen Ende dargestellt ist, so kann auch dessen fahrwerksnahes Ende ebenso hergestellt sein, also mittels des zylindrischen oder konischen Kreuzlagenbalg-Rohlings 15 und des Deckel-Rohlings 17, so dass ein solcher Luftfederbalg 21 axial endseitig eine zumindest sehr weitgehende Spiegelsymmetrie aufweist.
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Die 6 zeigt als weiteres Ausführungsbeispiel einen fertig vulkanisierten Luftfederbalg 24, welcher mit einer ähnlichen Herstellmethode wie der Luftfederbalg gemäß 1 erzeugt wurde. Der dargestellte Luftfederbalg 24 hat einen zylindrischen oder in einer anderen Ausführungsform gewölbten mittleren Abschnitt 25. Im Bereich seiner axial entgegengesetzten Enden weist der Luftfederbalg 24 jeweils eine kalottenförmige Ausformung 26, 31 auf, welche durch das umfangsseitige, teilweise überlappende Zusammenfügen von Laschen 27 eines Luftfederbalg-Rohlings geformt und erzeugt wurden.
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Von außen ist an jedem Ende des Luftfederbalgs 24 ein Deckel 29, 32 anvulkanisiert, welche auf jeweils zugeordnete kalottenförmige Ausformungen 26, 31 aufgesetzt und mit den dortigen zusammengefügten Laschen 27 materialeinheitlich sowie abdichtend verbunden sind. Sowohl am oberen Deckel 29 als auch am unteren Deckel 32 sind Anschlussteile 30, 33 angeformt, welche als Befestigungselemente und/oder Luftanschlüsse 30 ausgebildet sein können.
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Gemäß einer in 6a schematisch dargestellten Variante des in 6 gezeigten Luftfederbalgs 24 ist vorgesehen, dass an dem zumindest einen Deckel 29 ein Schlauch 54 mit einem Strömungskanal 55 einstückig angeformt beziehungsweise anvulkanisiert ist, durch dessen Strömungskanal 55 Druckluft in den Innenraum 59 des Luftfederbalgs 24 einströmen und aus diesem abströmen kann. Der Schlauch 54 ist durch die Aufnahmebohrung 43 in der oberen Befestigungsplatte 39 hindurchgesteckt. Das freie Schlauchende 62 ist dabei derartig ausgebildet, dass an diesem beispielsweise ein nicht dargestelltes elektromagnetisches Ventil angeschlossen werden kann.
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Gemäß der in 6b dargestellten weiteren Variante ist vorgesehen, dass der Deckel 29 ein pilzkopfförmiges Rastelement 56 aufweist, welches von einem Strömungskanal 60 axial durchdrungen ist. Das Rastelement 55 ist durch die Aufnahmebohrung 43 in der oberen Befestigungsplatte 39 hindurchgesteckt und stützt sich mit seinem radial äußeren Abschnitt an der Oberseite der Befestigungsplatte 39 ab. Außerdem ist in dem Strömungskanal 60 des Rastelements 56 ein Ventil 57 angeordnet, über welches der Luftfederbalg 24 mit Druckluft befüllbar und von dieser entleerbar ist. Ein solches Ventil 57 kann ebenfalls in dem Strömungskanal 55 des in 6a dargestellten Schlauches 54 angeordnet sein.
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Die in den 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiele zeigen jeweils einen zylindrischen oder konischen Axialbalg 34, 35, 48, in den Axialfäden achsparallel eingebettet sind. Diese Axialbälge 34, 35, 48 sind in deren mittlerem Bereich 25 jeweils in einem Stütz-Hohlzylinder 38 eingesetzt und durch diesen radial abgestützt. Außerdem weisen diese Axialbälge 34, 35, 48 axial endseitig jeweils zumindest eine kalottenförmige Ausformung 36, 36a auf, welche radial innen eine zwiebelspitzenförmige Ausformung 37, 37a aufweisen. Der in 7 dargestellte Axialbalg 34 weist an nur einem axialen Ende eine solche kalottenförmige und zwiebelspitzenförmige Ausformung 37 auf und endet radial innen mit einer axial abstehenden Gewebe-Elastomer-Tülle 42.
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Der Axialbalg gemäß 8 weist an seinen beiden axialen Enden jeweils eine kalottenförmige Ausformung 36, 36a und zentral jeweils eine zwiebelspitzenförmige Ausformung 37, 37a auf. Deren jeweiligen zwiebelspitzenförmigen Ausformungen 37, 37a sind in 8 nicht gut erkennbar, weil die dortigen Gewebe-Elastomer-Tüllen als Anschlussteile 30, 33 ausgebildet sind, welche in Aufnahmebohrungen 43, 44 in der oberen Befestigungsplatte 39 beziehungsweise in der unteren Befestigungsplatte 40 eingesteckt sind.
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Der fertig vulkanisierte Axialbalg 34, 35, 48 verbleibt im Stütz-Hohlzylinder 38 und lässt sich direkt zwischen einem Bauteil des Fahrzeugsaufbaus und einem Bauteil des Fahrzeugfahrgestells anordnen. Die axiale Erstreckung des Stütz-Hohlzylinders 38 kann so bemessen sein, dass er als Federanschlag den genannten Bauteilen dient.
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In 9 ist ein fertig vulkanisierter Axialbalg 48 mit kalottenförmigen und zwiebelspitzenförmigen Ausformungen dargestellt. Dieser Axialbalg 48 weist demnach an seinem karosserieseitigen Ende eine obere kalottenförmige Ausformung 36 auf, welche radial innen eine zwiebelspitzenförmige Ausformung 37 mit einer endseitigen Gewebe-Elastomer-Tülle 42 aufweist. Diese Gewebe-Elastomer-Tülle 42 ist in eine Aufnahmebohrung 43 in der oberen Befestigungsplatte 39 gesteckt und beispielsweise durch Vulkanisation mit dieser fest verbunden ist. An seinem unteren, fahrwerksseitigen Ende weist der Axialbalg 48 eine untere kalottenförmige Ausformung 36a mit einer radial innen ausgebildeten zwiebelspitzenförmigen Ausformung 37a auf, wobei letztere als eine endseitige Gewebe-Elastomer-Tülle 52 ausgebildet ist. Diese zweite Gewebe-Elastomer-Tülle 52 ist in eine Aufnahmebohrung 44 im Abrollkolben 51 gesteckt und gemäß einer weiteren Ausführungsform durch Vulkanisation mit diesem fest verbunden. Das untere zwiebelspitzenförmige Ende des Axialbalgs 48 ist in 9 nicht gut erkennbar, weil sich dieses nach der Montage des Axialbalgs 48 an dem Abrollkolben 51 zu einer Rollfalte 50 umgeformt hat. Außerdem ist der Abrollkolben 51 über eine untere Befestigungsplatte 40 an einer nicht dargestellten Fahrzeugachse befestigbar.
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Wenn der Axialbalg 48 an seiner Oberseite keinen Druckluftanschluss aufweist, kann dessen Druckluftversorgung auch über den Abrollkolben 51 erfolgen, welcher, wie es in 9 dargestellt ist, einen Druckluftanschluss 58 aufweist. In diesem Fall ist in der Gewebe-Elastomer-Tülle 52 des Axialbalgs 48 eine metallische Hülse 61 einvulkanisiert, welche zusammen mit der Gewebe-Elastomer-Tülle 52 in die Aufnahmebohrung 44 im Abrollkolben 51 eingesetzt ist. Über diese Hülse 61 kann Druckluft in den Innenraum 59 des Axialbalgs 48 einströmen und aus diesem wieder abströmen.
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Sofern die Erfindung an einem Axialbalg ausgeführt ist, welcher einen Stütz-Hohlzylinder 38 zur radialen Abstützung desselben erfordert, so kann der Axialbalg 34, 35, 48 an den Stütz-Hohlzylinder angeknöpft, angeklemmt oder anvulkanisiert sein. Die 7 zeigt einen hierzu geeigneten Stütz-Hohlzylinder 38, in dem Öffnungen 16 zum einknüpfen von radial am Axialbalg 34 abstehenden Vorsprüngen 19 ausgebildet sind. Ein diesbezüglicher Axialbalg-Rohling kann mit einem Blow-Moulding-Verfahren im Stütz-Hohlzylinder 38 aufgeblasen werden, um so an beiden axialen Enden die beschriebenen zwiebelspitzenförmigen Ausformungen 37 erzeugen zu können.
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Der erfindungsgemäße Luftfederbalg ist nicht auf Anwendungen in Fahrzeugachsfedersystemen beschränkt, sondern er ist auch in Luftfedersystemen für Kabinenlagerungen, Fahrersitze, Kompensatoren und industrielle Anwendungen einsetzbar. In jedem Fall ist eine Luftfeder nutzbar, welche ohne die konventionell notwendigen axial einseitig oder beidseitig anzuordnenden Kerne oder Spannringe auskommt.
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Bezugszeichenliste
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(Teil der Beschreibung)
- 1
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 1)
- 1a
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 3)
- 2
- Zylindrischer oder konischer Bereich des Luftfederbalgs 1
- 3
- Obere kalottenförmige Ausformung des Luftfederbalgs 1
- 3a
- Obere kalottenförmige Ausformung des Luftfederbalgs 1a
- 3b
- Öffnung im Kreuzlagenbalg-Rohling 3a
- 4
- Kontaktabschnitt des Luftfederbalgs 1
- 5
- Rollfalte
- 6
- Abrollkolben
- 7
- Anschlussteil an oberer, kalottenförmiger Ausformung
- 8
- Anschlussteil, Luftanschluss
- 9
- Anschlagpuffer am Deckel 13
- 10
- Schlitze
- 10a
- Öffnungswinkel
- 11
- Überlappungen
- 12
- Kreuzlagenbalg-Rohling
- 13
- Deckel
- 14
- Geradlinige Laschen der kalottenförmigen Ausformung
- 14a
- Abgerundete Laschen der kalottenförmigen Ausformung
- 15
- Zylindrischer oder konischer Kreuzlagenbalg-Rohling
- 16
- Öffnungen im Stütz-Hohlzylinder
- 17
- Deckel-Rohling
- 17a
- Deckel (anvulkanisiert)
- 18
- Axialer Fortsatz am Deckel 17
- 19
- Vorsprünge am Axialbalg
- 20
- Abschlussteil am Deckel
- 21
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 5)
- 22
- Gewindebohrung
- 23
- Kalottenförmige Ausformung am Luftfederbalg 21
- 24
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 6)
- 25
- Mittlerer Abschnitt eines Luftfederbalgs
- 26
- Kalottenförmige Ausformung oben am Luftfederbalg 24
- 27
- Laschen am Luftfederbalg 24
- 29
- Oberer Deckel am Luftfederbalg, anvulkanisiert
- 30
- Oberes Anschlussteil; Luftanschluss
- 31
- Kalottenförmige Ausformung unten am Luftfederbalg 24
- 32
- Unterer Deckel am Luftfederbalg 24, anvulkanisiert
- 33
- Unteres Anschlussteil des Luftfederbalgs 24
- 34
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 7)
- 35
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 8)
- 36
- Kalottenförmige Ausformung oben am Luftfederbalg 34, 35, 48
- 36a
- Kalottenförmige Ausformung unten am Luftfederbalg 35
- 37
- Zwiebelspitzenförmige Ausformung oben am Luftfederbalg 34, 35, 48
- 37a
- Zwiebelspitzenförmige Ausformung unten am Luftfederbalg 35, 48
- 38
- Stütz-Hohlzylinder
- 39
- Obere Befestigungsplatte
- 40
- Untere Befestigungsplatte
- 41
- Kreuzlagenbalg-Rohling
- 41a
- Kreuzlagenbalg-Rohling
- 42
- Obere Gewebe-Elastomer-Tülle
- 43
- Aufnahmebohrung in der oberen Befestigungsplatte
- 44
- Aufnahmebohrung im Abrollkolben 51
- 48
- Luftfederbalg (Ausführungsvariante gemäß 9)
- 50
- Rollfalte des Luftfederbalgs 48
- 51
- Abrollkolben
- 52
- Untere Gewebe-Elastomer-Tülle
- 53
- Aufnahmebohrung im Abrollkolben
- 54
- Schlauch am Deckel
- 55
- Strömungskanal im Schlauch 54
- 56
- Rastelement
- 57
- Ventil
- 58
- Druckluftanschluss am Abrollkolben 51
- 59
- Innenraum eines Luftfederbalgs
- 60
- Strömungskanal im Rastelement 56
- 61
- Metallische Hülse in der Gewebe-Elastomer-Tülle 52
- 62
- Schlauchende
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 3643073 A1 [0006]
- DE 10050028 A1 [0006]
