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Die Erfindung betrifft eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Luftfedern oder Luftfederbeine, die zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs eingespannt werden und einen Rollbalg aufweisen, welcher wiederum zwischen einem Deckel und einem Abrollkolben befestigt ist, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck und der Rollbalg rollt unter Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenfläche des konzentrischen Abrollkolbens ab.
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Elektrisch betätigbare Magnetschaltventile werden bei Mehrkammer-Luftfedern angewendet, um zwei Druckräume miteinander zu verbinden oder zu trennen. Durch die Verbindung der Druckräume wird das gesamte federwirksame Volumen der Luftfeder erhöht, wodurch die Federrate verändert wird. Dadurch kann die Federcharakteristik der Luftfederung auf die gewünschte Anforderung eingestellt werden, z. B. auf den Beladungszustand des Fahrzeugs oder auf den gewünschten Komfort.
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Solch eine gattungsbildende Luftfeder ist aus der
DE 10 2012 220 853 A1 bekannt. Bei der darin gezeigten Mehrkammer-Luftfeder werden Schaltventile in den Deckel und den Abrollkolben eingesetzt. Der Luftfederdeckel ist beispielsweise aus mehreren Komponenten zusammengesetzt. Ein Basisteil des Deckels dient zur Anbindung der Luftfeder an das Kraftfahrzeug und bildet zugleich den Klemmschaft für den Rollbalg aus. Im Inneren dieses Basisteils ist eine Trennwandstruktur zur Bildung eines Druckraums vorgesehen, in welcher zugleich das Schaltventil aufgenommen ist.
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Da der Luftfederdeckel mit seiner Oberseite an der Fahrzeugkarosserie befestigt wird, muss eine Steuerleitung des Schaltventils seitlich aus dem Deckel herausgeführt werden. In der Regel wird für die ummantelte Leitung eine Ausnehmung in das Deckelmaterial eingebracht, sodass die Steuerleitung radial nach außen geführt werden kann.
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Es ist Aufgabe der Erfindung eine Luftfeder mit einem Schaltventil bereitzustellen, wobei die Steuerleitung des Schaltventils verbessert ist.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend ein erstes Anbauteil und ein zweites Anbauteil, wobei zwischen den beiden Anbauteilen ein elastomerer Rollbalg druckdicht mit diesen befestigt ist, wodurch ein volumenelastischer Druckraum begrenzt ist, wobei an dem ersten Anbauteil ein Schaltventil vorgesehen ist, wobei zur Ansteuerung des Schaltventils zumindest zwei metallische Leiter innerhalb eines Wandungsabschnitts des ersten Anbauteils hindurchgeführt sind.
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Aus einem Metall hergestellte elektrisch leitfähige Leiter werden derart in das erste Anbauteil eingebracht, sodass die Leiter einen Teil des ersten Anbauteils darstellen. Sie führen von außen in einen Wandungsabschnitt des ersten Anbauteils hinein. Sie verlaufen durch den Wandungsabschnitt und führen innenseitig in das Anbauteil hin. Die Leiter befindet sich zumindest teilweise innerhalb des Anbauteils und sind somit durch dieses hindurchgeführt.
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Das Ausführen der sonst herkömmlichen flexiblen Steuerleitung aus nunmehr zumindest zwei metallischen Leitern erhört die Gestaltungsfreiheit eines Luftfederanbauteils. Bei der Positionierung des Schaltventils innerhalb des Anbauteils muss das geschickte Herausführen der ummantelten Steuerleitung nicht mehr berücksichtigtet werden. Dies erhöht auch die Gestaltungsfreiheit der Außenseite des Anbauteils und somit auch die Verbindungsmöglichkeiten an die Fahrzeugkarosserie.
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Bevorzugt ist das erste Anbauteil aus einem Kunststoffmaterial gefertigt, wobei die Leiter von dem Kunststoffmaterial des ersten Anbauteils zumindest teilweise umspritzt sind. Die Leiter werden im Herstellungsprozess des Anbauteils definiert in eine Spritzform eingelegt und anschließend von dem einfließenden Kunststoffmaterial umspritzt. Dabei wird darauf geachtet, dass die Enden der Leiter frei bleiben, damit diese später elektrisch kontaktierend verbunden werden können.
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Vorzugweise sind die zumindest zwei Leiter durch das Kunststoffmaterial des ersten Anbauteils elektrisch isolierend voneinander beabstandet. Die seitlich von dem Kunststoffmaterial umspritzten Leiter sind durch dieses Material isoliert. Eine sonst übliche Ummantelung ist nicht mehr notwendig.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Leiter eine Vielzahl an Einkerbungen auf. Um die Druckdichtigkeit zu erhöhen und ein Diffundieren von Druckluft entlang der Leiter zu verhindern, ist es vorteilhaft Einkerbungen vorzusehen. In diese Einkerbungen fließt das Material des Anbauteils hinein und sorgt durch die nicht plan verlaufende Kontaktfläche für ein Hindernis. Die Einkerbungen sind als Einschnitte in das Material der Leiter zu verstehen, welche stellenweise zu einer Materialreduzierung führen. Die Leiter weisen somit stellenweise eine geringere Dicke auf. Die Einkerbungen können auf allen Seiten der Leiter vorgesehen werden. Sie werden in einem definierten Abstand zueinander in die Leiter eingebracht.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst das erste Anbauteil einen ersten innenseitigen Kontaktanschluss, wobei die zumindest zwei Leiter mit einem jeweiligen ersten Ende in dem ersten Kontaktanschluss münden. Der erste Kontaktanschluss wird durch das Material des Anbauteils geformt und liegt im Inneren des Anbauteils. Dadurch ist ein Anschluss für die elektrische Kontaktierung des Schaltventils geschaffen.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht demnach vor, dass die Leiter elektrisch kontaktierend mit dem Schaltventil verbunden sind. Im verbauten Zustand befindet sich ein elektrischer Anschluss des Schaltventils in Kontaktverbindung mit den Leitern, insbesondere mit den ersten freien Enden der Leiter innerhalb des ersten Kontaktanschlusses. Auf diese Weise liegt ein elektrisch leitfähiger Kontakt zwischen Leitern und Schaltventil vor, sodass dieses angesteuert werden kann.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Schaltventil vollständig und hermetisch abgedichtet innerhalb des ersten Anbauteils angeordnet. Das Ausführen der Steuerleitung des Schaltventils mit in das Anbauteil eingebetteten Leitern hat zum Vorteil, dass das Schaltventil vollständig in das Anbauteil eingesetzt werden kann. Es wird durch eine Abschlusskappe nach außen hin hermetisch abgedichtet und somit vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Zwecks Ansteuerung des Schaltventils umfasst das erste Anbauteil gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform einen zweiten außenseitigen Kontaktanschluss, wobei die zumindest zwei Leiter mit einem jeweiligen zweiten Ende in dem zweiten Kontaktanschluss münden. Der zweite Kontaktanschluss ist außenseitig an dem ersten Anbauteil vorgesehen und dient dem Anschluss einer Ansteuerleitung, welche von einem Steuergerät kommt. Über diesen außenseitigen Anschluss wird das innenliegende Schaltventil mit dem Steuergerät verbunden. Durch das Schaltventil kann die Luftfeder mit Druckluft befüllt werden oder bei einer Mehrkammer-Luftfeder kann der federwirksame Druckraum durch Öffnen und Schließen des Schaltventils beeinflusst werden.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Anbauteil mehrteilig ausgeführt, umfassend ein erstes und ein zweites Anbauelement, wobei die Leiter in dem zweiten Anbauelement aufgenommen sind. Vorzugsweise werden die Leiter in ein Element eines mehrteiligen Anbauteils eingelassen. Solch ein Element kann bspw. eine Abschlusskappe sein, welche das Anbauteil abdeckt und zugleich für die Anbindung des Anbauteils an die Fahrzeugkarossiere sorgt. Damit wird eine Komponente des Anbauteils geschaffen, welche vorab mit den Leitern versehen ist und anschließend mit dem Rest des Anbauteils zusammengebaut wird.
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Vorzugsweise weisen das erste und das zweite Anbauelement korrespondierende Fügeflächen auf, mittels welchen die beiden Anbauelemente miteinander verbunden sind. Die druckdichte Verbindung erfolgt besonders bevorzugt durch Schweißen.
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Das Anbauteil ist entweder ein Abrollkolben oder ein Luftfederdeckel. Je nach Anwendungsfall sind Schaltventile im Abrollkolben und/oder im Luftfederdeckel vorgesehen. Daher bietet es sich an die Leiter in diesen Bauteilen der Luftfeder einzubringen.
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Sofern die erfindungsmäße Luftfeder mit einem integrierten Stoßdämpfer kombiniert wird, handelt es sich um ein Luftfederbein, bei welchem das Schaltventil mit der beispielsgemäßen Steuerleitung ebenfalls Einsatz findet.
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Verwendung findet die Luftfeder in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.
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Es zeigen
- 1 eine Luftfeder gemäß dem Stand der Technik,
- 2 ein Anbauteil einer beispielsgemäßen Luftfeder,
- 3 das Anbauteil in einer Schnittansicht,
- 4 das Anbauteil in Explosionsdarstellung, und
- 5 beispielhafte Formen von Leitern.
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Die 1 zeigt stark schematisiert eine bekannte Luftfeder 1 mit ihren wesentlichen Bauteilen. Als erstes Anbauteil dient ein Abrollkolben 2 zur Anbindung an einen Radträger und als ein zweites Anbauteil dient ein Luftfederdeckel 2 zur Anbindung an die Fahrzeugkarosserie. Diese reguläre Einbaulage einer Luftfeder bestimmt die Orientierung „oben/unten“.
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Zwischen Luftfederdeckel 3 und Abrollkolben 2 ist ein elastomerer Rollbalg 4 luftdicht eingespannt, wodurch ein mit Druckluft befüllter volumenelastischer Druckraum 5 begrenzt wird. Schlauchförmiger Rollbalg 4 wird über jeweilige Klemmringe 6 an den Anbauteilen 2, 3 befestigt.
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Weiterhin ist Rollbalg 4 von einer hülsenförmigen Außenführung 7 umschlossen, welche als ein Stützkorsett insbesondere bei dünnwandigen Rollbälgen eingesetzt wird, um dem hohen Innendruck im Druckraum 5 entgegenzuwirken. Außenführung 7 erstreckt sich parallel zur Längsachse L der Luftfeder 1. Im dynamischen Fahrbetrieb rollt fadenverstärkter Rollbalg 4 unter Ausbildung einer Rollfalte 8 an der Außenwandung des Abrollkolbens 2 auf und ab.
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Die 2 zeigt ausschnittsweise ein erstes Anbauteil 2 einer beispielsgemäßen Luftfeder. In diesem Fall ist Anbauteil 2 ein Abrollkolben. Die nachfolgende Darstellung beschränkt sich aber nicht nur auf einen Abrollkolben. Anbauteil 2 kann auch ein Luftfederdeckel sein oder ist ein sonstiges Bauteil einer Luftfeder, an welchem ein Schaltventil vorgesehen ist.
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Anbauteil 2 ist mehrteilig ausführt. Es umfasst ein erstes Anbauelement 11 und ein zweites Anbauelement 12. Über korrespondierende Fügeflächen sind erstes Anbauelement 11 und zweites Anbauelement 12 miteinander verbunden. Die Verbindung kann durch Schweißen erfolgen.
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Erstes Anbauelement 11 dient der Anbindung des Rollbalgs und weist eine erste Ventilaufnahme 15 auf. In der ersten Ventilaufnahme 15 sitzt ein Schaltventil 9 ein. In der gezeigten Position befindet sich die Ventilöffnung des Schaltventils 9 unten an der Ventilaufnahme 15. Ein erster Dichtring 17 dichtet den Hauptdruckraum der Luftfeder von dem Druckraum im Abrollkolben ab.
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Das zweite Anbauelement 12 dient als eine Abschlusskappe des Abrollkolbens 2 und wird von oben auf das erste Anbauelement 11 aufgesetzt. Mittels zweitem Anbauelement 12 wird die Luftfeder mit dem Fahrzeug verbunden, beispielsweise an einem Karosserieabschnitt oder einem Radträger. Das zweite Anbauelement 12 sieht eine zweite Ventilaufnahme 16 vor. In zweiter Ventilaufnahme 16 ist Schaltventil 9 oberseitig aufgenommen. Ein weiterer Dichtring 18 dient der Abdichtung des Druckraums im Abrollkolben.
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Beispielsgemäß wird Schaltventil 9 über in das zweite Anbauelement 12 eingebettete Leiter 10 angesteuert. Zumindest zwei metallische elektrisch leitfähige Leiter 10 führen durch das zweite Anbauelement 12. Hierfür ist es vorteilhaft das zweite Anbauelement 12 aus einem Kunststoffmaterial herzustellen, bspw. aus einem Thermoplast oder einem Duroplast. Es bietet sich an, dass gesamte Anbauteil 2 aus Kunststoff zu fertigen. Eine Kunststoff-Metall Kombination ist aber auch möglich, bei welcher das erste Anbauelement 11 aus einem Metall gefertigt wird.
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Die Leiter 10 sind beispielsweise aus Kupfer und mit Aluminium beschichtet. Diese können beispielsweise aus einem Metallband ausgestanzt werden. Leiter 10 werden anschließend in das zweite Anbauelement 12 eingebracht, sodass Leiter 10 durch einen Wandungsabschnitt 19 geführt sind. So führen Leiter 10 von außen in das Innere des Anbauteils 2 hinein. Um Leiter 10 im Herstellungsprozess besser in Position zu halten und ein Verbiegen zu verhindern, werden Positionierungsmittel verwendet, welche zu mindestens einer Aussparung 20 in dem Wandungsabschnitt 19 des Anbauteils 2 führen. Als Wandungsabschnitt wird ein jeglicher Gehäusebereich des Anbauteils 2 verstanden, welcher dazu geeignet ist mit Leitern 10 versehen zu werden. Der Wandungsabschnitt kann sich im Außen- oder Innenbereich des Anbauteils 2 befinden. Er ist lediglich ein Abschnitt des Anbauteils 2, in dessen Material die Leiter 10 eingebracht sind. Die Leiter 10 ersetzen somit die sonst übliche flexible und ummantelte Steuerleitung, welche von dem Schaltventil 9 nach außen geführt wird.
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Zur Ansteuerung des Schaltventils 9 muss dieses elektrisch kontaktierend mit den Leitern 10 verbunden werden. Hierfür ist eine erste Kontaktbuchse 13 durch das Material des zweiten Anbauelements 12 im Inneren des Anbauteils 2 ausgeformt. Die Leiter 10 münden mit einem jeweiligen ersten Ende innerhalb der Kontaktbuchse 13 und bilden somit einen Anschluss für Schaltventil 9. Mit einem entsprechenden elektrischen Gegenpart an dem Schaltventil 9 ist dieses im fertig montierten Zustand mit den Leitern 10 elektrisch kontaktierend verbunden.
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Das Ausführen der Steuerleitung des Schaltventils 9 mit in das Anbauteil 2 eingebetteten Leitern 10 hat zum Vorteil, dass Schaltventil 9 vollständig innerhalb des Anbauteils 2 angeordnet ist. Schaltventil 9 ist somit hermetisch abgedichtet. Es wird damit vor äußeren Einflüssen geschützt.
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Damit Schaltventil 9 dennoch von einem Steuergerät angesteuert werden kann, ist eine zweite Kontaktbuchse 14 vorgesehen. Zweite Kontaktbuchse 14 ist außenseitig des Anbauteils 2 aus dem Material des zweiten Anbauelements 12 geformt. Innerhalb der Kontaktbuchse 14 münden die jeweils zweiten Enden der Leiter 10. Dadurch ist ein Anschluss für eine Ansteuerleitung geschaffen.
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In der 3 ist der seitliche Schnitt A-A der 2 dargestellt. Es sind zwei metallische Leiter 10 innerhalb des zweiten Anbauelements 12 zu erkennen. Das Einbetten bzw. Umspritzen der Leiter 10 in einen Abschnitt des Anbauelements 12 erhöht die allgemeine Gestaltungsfreiheit des Anbauteils 2. Im Speziellen ergeben sich flexiblere Anordnungsmöglichkeiten für Schaltventil 9 innerhalb des Anbauteils 2, da die ummantelte Steuerleitung nicht aufwendig nach außen geführt werden muss. Zudem ist die Druckdichtigkeit erhöht, weil Schaltventil 9 vollständig innerhalb des Anbauteils 2 angeordnet ist.
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Zweites Anbauelement 12 mit Leitern 10 stellt eine Baugruppe dar, welche wie folgt hergestellt wird. Leiter 10 werden bspw. aus einem Blech gestanzt und definiert in eine Spritzform eingelegt. Anschließend wird die Spritzform mit fließfähigem Kunststoff aufgefüllt, sodass Leiter 10 zumindest teilweise von dem Material umspritzt werden. Die Enden der Leiter 10 bleiben zur elektrischen Kontaktierung frei vom Kunststoffmaterial. Die freien Enden der Leiter 10 haben somit die Funktion von Male-Kontakten. Die freien Enden der Leiter 10 sind vorzugweise mit einem Edelmetall beschichtet. Dadurch ist die mechanische Beständigkeit gegen Abrieb verbessert.
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Die einzelnen Leiter 10 werden zudem voneinander beabstandet in der Spritzform gehalten. Damit fließt das Kunststoffmaterial vollumfänglich um alle Seiten der Leiter 10 herum. Durch das Umspritzen mit dem Kunststoffmaterial werden die einzelnen Leiter 10 gegeneinander isoliert. Leiter 10 weisen keinen eigenen Isoliermantel auf. Die Abschirmung wird durch das Kunststoffmaterial bewerkstelligt.
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Die 4 zeigt Anbauteil 2 in der Explosionsdarstellung, anhand welcher der Montageprozess beschrieben wird.
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Im Montageprozess wird zunächst das Schaltventil 9 mit einem Dichtring in die erste Ventilaufnahme 15 des ersten Anbauelements 11 eingesetzt. Anschließend wird das zweite Anbauelement 12 auf das erste Anbauelement 11 gesetzt. Im zweiten Anbauelement 12 sind die Leiter bereits eingefasst. Die zweite Ventilaufnahme 16 umgreift das Schaltventil 9, wobei Dichtring 18 bereits aufgezogen ist. Beim Aufsetzten des zweiten Anbauelements 12 greifen zugleich die inneren freien Enden der Leiter 10 elektrisch kontaktierend in Schaltventil 9 ein. Abschließend werden das erste und das zweite Anbauelement 11, 12 miteinander verschweißt.
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Alternativ befindet sich Schaltventil 9 bereits in der zweiten Ventilaufnahme 16 und wurde somit bereits elektrisch kontaktierend mit den Leitern 10 verbunden. Es wird dann das zweite Anbauelement 12 samt Schaltventil 9 auf erstes Anbauelement 11 gesetzt, wobei Schaltventil 9 in die erste Ventilaufnahme 15 eingeführt wird. Anschließend werden die beiden Anbauelemente 11 und 12 miteinander verbunden. Wenn die Luftfeder in das Kraftfahrzeug eingebaut wird muss nur noch die Ansteuerleitung an die äußere Kontaktbuche 14 angeschlossen werden.
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Mit den 5 werden beispielhafte Formen der Leiter 10 aufgezeigt.
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5a zeigt eine erste beispielhafte Form der Leiter 10, welche einen längserstreckenden Teil und einen dazu rechtwinklig abknickenden Kurzteil aufweisen. Der Längsteil verläuft radial nach Außen im Anbauteil. Das Ende des Längsteils dient der Kontaktierung der vom Steuergerät kommenden Ansteuerleitung. Der Kurzteil verläuft entlang der Längsachse der Luftfeder nach unten und dient der Kontaktierung des Schaltventils.
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Eine dazu alternative Form wird in 5b gezeigt. Der längserstreckende Teil der Leiter 10 weist einen Knick auf. Die Leiter 10 können an die räumlichen Bedingungen des Anbauteils bzw. der Position der äußeren Kontaktbuche angepasst werden. Aber auch in Abhängigkeit der Positionierung des Schaltventils im Inneren des Anbauteils ist die Formgebung der Leiter 10 anzupassen.
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Vorzugsweise werden in die Leiter 10, wie in 5c ersichtlich, eine Vielzahl an Einkerbungen eingebracht. Diese Einkerbungen werden voneinander beabstandet an den Seitenflächen der Leiter 10 vorgesehen. Beim Umspritzen der Leiter 10 durch das Kunststoffmaterial des Anbauteils 2 fließt dieses in die Einkerbungen. Dadurch wird verhindert, dass Luft entlang der Leiter 10 nach außen diffundieren kann. Damit ist die Druckdichtigkeit verbessert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftfeder
- 2
- erstes Anbauteil/Abrollkolben
- 3
- zweites Anbauteil/Luftfederdeckel
- 4
- Rollbalg
- 5
- Druckraum
- 6
- Klemmring
- 7
- Außenführung
- 8
- Rollfalte
- 9
- Schaltventil
- 10
- Leiter
- 11
- erstes Anbauelement
- 12
- zweites Anbauelement
- 13
- erste Kontaktbuchse
- 14
- zweite Kontaktbuchse
- 15
- erste Ventilaufnahme
- 16
- zweite Ventilaufnahme
- 17
- Dichtring
- 18
- Dichtring
- 19
- Wandungsabschnitt
- 20
- Aussparung
- L
- Längsachse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012220853 A1 [0004]
