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Die Erfindung betrifft ein Luftfederbein gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Luftfedern oder Luftfederbeine, die zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie eines Kraftfahrzeugs angeordnet werden, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Luftfeder umfasst einen Rollbalg, welcher zwischen einem Deckel und einem Abrollkolben befestigt ist. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck und der Rollbalg rollt bei Federbewegungen unter Ausbildung einer Rollfalte auf dem Abrollkolben ab. Zur Ausdehnungsbegrenzung wird der Rollbalg von einer hülsenförmigen Außenführung umschlossen.
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Der innerhalb der Luftfeder angeordnete Stoßdämpfer ist einerseits mit einem Radträger und andererseits über seine Kolbenstange mit einem Dämpferlager verbunden, welches in dem Luftfederdeckel aufgenommen ist. Der Luftfederdeckel wiederum wird mit der Fahrzeugkarosserie verbunden, sodass das Kraftfahrzeug gefedert und gedämpft wird. Solch ein Luftfederbein ist bspw. aus den Dokumenten
DE 10 2018 204 485 A1 ,
DE 10 2014 100 166 A1 und
DE 197 55 549 C2 bekannt.
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Das Dämpferlager umfasst in der Regel eine Tragscheibe, welche an der Kolbenstange durch eine Mutter befestigt wird, wobei die Tragscheibe mit einem Elastomerkörper luftdicht verbunden und von diesem umfasst ist. Der Elastomerkörper als Dämpfungselement ist außenseitig gleichfalls luftdicht mit einer Hülse verbunden. Das Dämpferlager wird in eine im Kernbereich des Luftfederdeckels ausgebildete Lageraufnahme eingelegt.
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Das Dämpferlager ist zur Kolbenstange hin mit einem O-Ring abgedichtet. Zwischen der Lageraufnahme des Luftfederdeckels und der Dämpferlagerhülse ist zudem ein weiterer O-Ring vorgesehen, um das Dämpferlager auch an dieser Stelle abzudichten. Solch ein Dämpferlager ist bspw. dem Dokument
DE 10 2012 012 902 A1 zu entnehmen. Ein weiteres Dämpferlager dieser Art ist auch dem Dokument
DE 10 2015 226 044 A1 zu entnehmen.
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Zur axialen Befestigung wird das Dämpferlager von einer Verschlussscheibe abgedeckt. Durch den Innendruck des Druckraums der Luftfeder und durch die von dem Stoßdämpfer ausgehende Krafteinleitung in das Dämpferlager wird die im Luftfederdeckel eingesetzte Verschlussscheibe in axialer Richtung stark beansprucht.
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Bei einem Luftfederdeckel aus Aluminium wird die Verschlussscheibe mit einem Seegering gehalten. Hierfür ist eine rechteckige Nut im Aluminiumdeckel notwendig. Die Hülse des Dämpferlager wird durch die Scheibe mit einem gewissen Anpressdruck nach unten in dem Luftfederdeckel gehalten. Nachteilig hierbei ist, dass beim Zusammenbauen des Luftfederbeins nur ein geringes Überdrücken der Scheibe zur Montage des Seegeringes von wenigen zehntel Millimeter möglich ist.
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Die Nut für den Dichtring wird bei einem Aluminiumdeckel spanend eingebracht, dies stellt keine großen Probleme dar. Wird allerdings ein Luftfederdeckel aus einem Kunststoffmaterial verwendet, muss mit teuren und aufwendigen inneren Schiebern gearbeitet werden. Dadurch entsteht ein nachteiliger Formtrenngrad, welcher nach heutigen Anforderungen nicht zulässig ist. Eine rechteckige Nut für den Dichtring erzeugt zudem eine große Kerbwirkung, was bei normalen Dämpferlagerkräften frühzeitig zu einem Ausfall führen kann. Daher gilt es solch eine Nut im Luftfederdeckel zu vermeiden.
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Eine andere Möglichkeit die Verschlusskappe in den Luftfederdeckel einzusetzen ist aus dem Dokument
DE 10 2017 210 543 A1 bekannt ist. Hier wird die Verschlusskappe in den Luftfederdeckel eingedreht.
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Aus der
EP 2 708 387 A1 ist bspw. ein Luftfederbein mit einem Dämpferlager bekannt, bei welchem ein Lagerkern auf der Kolbenstange aufliegt, welcher außenseitig von einem Lagergehäuse umschlossen ist, wobei dazwischen ein Federkörper aus gummielastischem Werkstoff angeordnet ist. Außenseitig des Lagergehäuses ist ebenfalls ein weiter Federkörper hin zur Innenwandung der Lageraufnahme angeordnet. Von oben wird das Dämpferlager mit einer Verschlusskappe abgedeckt, welche sich auf dem zweiten Federkörper abstützt. Ähnliches zeigt auch das Dokument
DE 10 2008 034 836 B4 .
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Luftfederbein mit einem verbesserten Dämpferlager bereitzustellen, bei welchem eine Verschlusskappe einfach und sicher in den Luftfederdeckel des Luftfederbeins eingesetzt werden kann.
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Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß wird ein Luftfederbein für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend eine Luftfeder mit einem integrierten Stoßdämpfer, wobei die Luftfeder einen Luftfederdeckel und einen Abrollkolben umfasst, wobei zwischen dem Luftfederdeckel und dem Abrollkolben ein Rollbalg aus einem elastomerem Material druckdicht befestigt ist, wodurch ein mit Druckluft befüllter volumenelastischer Druckraum begrenzt ist und der Rollbalg unter Ausbildung einer Rollfalte an dem Abrollkolben abrollt, wobei der Stoßdämpfer ein Dämpferrohr und eine in das Dämpferrohr eintauchbare Kolbenstange umfasst, wobei die Kolbenstange mit einem Dämpferlager verbunden ist, welches in einer Lageraufnahme des Luftfederdeckels aufgenommen ist, wobei die Lageraufnahme einen Boden umfasst, wobei das Dämpferlager ein Tragstück, einen Elastomerkörper und eine Hülse umfasst, wobei oberhalb des Dämpferlagers ein Verschlussmittel in die Lageraufnahme eingesetzt ist, wobei zwischen der Hülse und dem Verschlussmittel ein elastisches Mittel angeordnet ist, wobei die Hülse einen nach radial außen ragenden Flansch umfasst, zwischen welchem das elastische Mittel und dem Verschlussmittel angeordnet ist, wobei der Flansch mit seiner Unterseite an einem Ringanschlag der Lageraufnahme anliegt und wobei die Hülse einen dem Flansch gegenüberliegenden Rand umfasst, wobei der Rand der Hülse räumlich von dem Boden der Lageraufnahme beabstandet ist.
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Die Erfindung setzt sich mit der axialen Befestigung eines Dämpferlagers in einem Luftfederdeckel eines Luftfederbeins auseinander. Dafür ist vorzugsweise die Lageraufnahme topfförmig in dem Luftfederdeckel ausgebildet. Sie umfasst eine Seitenwand und einen Boden. In dem Boden ist eine Durchgangsbohrung für die Kolbenstange vorgesehen. Die Lageraufnahme wird durch das Material des Luftfederdeckels dargestellt. Der Luftfederdeckel ist aus einem Kunststoff oder einem Metall gefertigt.
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Das Dämpferlager wird sodann in die Lageraufnahme des Luftfederdeckels eingesetzt. Das Tragstück ist zumindest teilweise außenseitig von dem Elastomerkörper umschlossen, wobei der Elastomerkörper zumindest teilweise innenseitig an der Hülse anliegt. Vorzugsweise ist der Elastomerkörper mit dem Tragstück und der Hülse anvulkanisiert. Dabei liegt der Elastomerkörper mit seiner Unterseite zumindest teilweise oder punktuell auf dem Boden der Lageraufnahme auf. Die Hülse steht in einem Flächenkontakt zu der Seitenwand der Lageraufnahme.
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Anschließend wird die Kolbenstange des Stoßdämpfers durch die Bohrung und das Tragstück geschoben und ihr freies Ende wird mit einer Mutter gegen das Tragstück gesichert. Dabei wird ein Dichtring eingesetzt, welcher ein Entweichen der Druckluft aus dem Druckraum der Luftfeder entlang der Kolbenstange unterbinden soll.
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In vorteilhafter Weise wird nun ein elastisches Mittel zwischen die Hülse und dem einzubringenden Verschlussmittel positioniert. Das Verschlussmittel deckt das Dämpferlager von oben ab und soll dieses in axialer Position halten. Zur Befestigung des Verschlussmittels ist ein Sicherungsring vorgesehen. Dieser wird in die Lageraufnahme verpresst, damit das Verschlussmittel ordnungsgemäß fixiert ist. Als Verschlussmittel kommt eine kostengünstige Scheibe aus Metall zum Einsatz. Als Sicherungsring wird ein Runddrahtring verwendet.
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Als Flansch wird ein Rand der Hülse verstanden, welcher um einen bestimmten Winkel umgebogen wird. Dadurch wird eine vergrößerte Anlagefläche der Hülse erzeugt. Besonders bevorzugt ist der Flansch in einem rechten Winkel oder schräg verlaufend ausgeführt. Gegenüber der Längsachse des Luftfederbeins knickt der Flansch also unter 90° nach außen ab. Seine Oberseite kann dabei auch schräg verlaufen. Sie erstreckt sich nach außen hin entweder nach oben oder nach unten. Dabei stellt die Oberseite des Flanschs eine Auflagefläche für das elastische Mittel dar, wobei das elastische Mittel zumindest teilweise an dem Flansch anliegt. Zugleich liegt eine Oberseite des elastischen Mittels zumindest teilweise an dem Verschlussmittel an. Die Unterseite des Flansches liegt an einem Ringanschlag der Lageraufnahme des Luftfederdeckels an.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist das elastische Mittel dazu eingerichtet, in Wirkverbindung mit dem Verschlussmittel eine Kraft auf die Hülse zu bewirken. Vorzugsweise ist das elastische Mittel in Richtung einer Längsachse des Luftfederbeins zwischen der Hülse und dem Verschlussmittel angeordnet.
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Im Montageprozess wird das Verschlussmittel gegen das elastische Mittel gedrückt, damit der Sicherungsring vereinfacht in seine vorgesehene Position eingebracht werden kann. Im Stand der Technik war dies nicht ohne weiteres möglich, da das Verschlussmittel immer direkt gegen die Hülse gedrückt wurde. Dadurch war keine ausreichende Toleranz für das Einbringen des Sicherungsrings vorhanden.
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Das elastische Mittel verformt sich um wenige Millimeter und sobald der Sicherungsring eingepresst ist, wird das Verschlussmittel gegen den Sicherungsring zurückgedrückt. Dabei wirkt eine Rückstellkraft in dem elastischen Mittel. Aufgrund seiner Elastizität ist es als Feder zu verstehen. Diese Rückstellkraft ist größer als jene Kraft, welche durch die Bewegung des Dämpferlagers auf die Hülse erzeugt wird. Dadurch ergibt sich ein weiterer Vorteil des elastischen Mittels. Denn im statischen und dynamischen Betrieb des Luftfederbeins wirken die von dem Stoßdämpfer in das Dämpferlager eingeleiteten axialen Kräfte nicht direkt auf das Verschlussmittel ein, sondern werden von dem elastischen Mittel abgefedert. Dies hat zur Folge, dass eine einfachere Konstruktion des Verschlussmittels verwendet werden kann. Insbesondere bei einem Luftfederdeckel aus Kunststoff muss keine umlaufende Nut für den Sicherungsring in die Seitenwand der Lageraufnahme mehr eingebracht werden. Dadurch werden die ungewünschten Formtrenngrade vermieden.
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Dadurch, dass der Rand der Hülse räumlich von dem Boden der Lageraufnahme beabstandet ist, wird eine Doppelpassung der Hülse in der Lageraufnahme vermieden. Sonst bestünde die Gefahr, dass der Flansch auf seinem vorgesehen Ringanschlag nicht richtig aufliegt und eine Undichtigkeit zwischen der Hülse und der Seitenwand entsteht. Vorzugsweise ist der Rand der Hülse außenseitig gefast ausgeführt. Dies erleichtert das Einführen der Hülse in die Lageraufnahme.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das elastische Mittel ein von dem Elastomerkörper ausgebildeter Kragen. Bevorzugt ist der Kragen aus dem Material des Elastomerkörpers hergestellt. Der Elastomerkörper wird dabei derart gestaltet oder geformt, dass ein oberer umlaufender Rand um den Flansch gezogen wird. Dabei entsteht ein Kragen welcher als elastisches Mittel wirksam ist. Vorzugsweise weist der Kragen eine wellen- oder kronenförmig strukturierte Oberseite auf. Die Struktur des Kragens wird durch seine innere Dämpfungs- oder Federeigenschaft bestimmt.
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Eine dazu alternative Ausführungsform sieht vor, dass das elastische Mittel ein Gummiring ist. Bevorzugt ist der Gummiring aus einem anderen Material als der Elastomerkörper hergestellt. Anstatt das elastische Mittel aus dem Elastomerkörper zu verwenden, wird ein separater Gummiring eingesetzt. Dadurch erhält man eine freie Auswahl eines federnden Materials, welches auf den jeweiligen Anwendungsfall angepasst ist. Vorzugsweise ist der Gummiring mit einer Unterseite des Verschlussmittels anvulkanisiert oder verklebt. Alternativ dazu ist der Gummiring mit der Hülse anvulkanisiert oder verklebt, vorzugweise mit dem Flansch der Hülse. Um den Montageprozess des Verschlussmittels zu beschleunigen, wird der Gummiring vorab der Montage bereits mit dem Verschlussmittel verbunden. Dadurch muss in der Montage nur ein Schritt durchgeführt werden.
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Nach einer anderen alternativen Ausführungsform ist das elastische Mittel eine Tellerfeder. Bevorzugt ist die Tellerfeder aus einem Metall oder einem Kunststoff hergestellt. Solch eine elastische Tellerfeder bewirkt ebenfalls eine Federkraft und eignet sich in gleicherweise als elastisches Mittel. Vorzugsweise umfasst die Tellerfeder einen äußeren Rand, welcher an der Hülse anliegt und einen inneren Rand, welcher an dem Verschlussmittel anliegt. Die Tellerfeder kann auch andersherum eingesetzt werden. Maßgeblich ist ihr Elastizitätsmodul.
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Alle Ausführungsformen des elastischen Mittels haben gemeinsam, dass sie ringförmig ausgebildet sind. Die maßgebliche Kraft des elastischen Mittels wird in Umfangsrichtung auf die Hülse bewirkt. Zudem kann sich mittig des elastischen Mittels das Ende der Kolbenstange befinden oder eine Steuerleitung des Stoßdämpfers kann aus dem elastischen Mittel und dem Verschlussmittel herausgeführt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist zwischen der Hülse und der Lageraufnahme ein Dichtmittel angeordnet. Für eine ordentliche Druckabdichtung wird ein weiterer Dichtring zwischen die Hülse und die Seitenwand eingesetzt, damit entlang derer Kontaktfläche keine Druckluft aus dem Druckraum der Luftfeder entweicht. Bevorzugt ist das Dichtmittel an die Hülse anvulkanisiert oder geklebt. Auch hier wird der Montageprozess durch die mit Dichtmittel vorbereitete Hülse vereinfacht. Vorzugsweise weist die Lageraufnahme einen umlaufenden Ringanschlag auf, an welchem das Dichtmittel aufgenommen ist. Anstatt wie üblich eine Nut in das Material der Lageraufnahme des Luftfederdeckels einzubringen, in welcher das Dichtmittel aufgenommen ist, kommt nun ein vereinfachter Ringanschlag zur Anwendung. Insbesondere wird durch den Ringanschlag unterhalb des Flanschs ein Raum für das Dichtmittel gebildet. Dadurch ist keine Nut mit einem nachteiligem Formtrenngrad mehr notwendig.
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Verwendung findet das Luftfederbein in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs. Solches ist beispielsweise ein Personenkraftwagen, ein Sport Utility Vehicles oder ein leichtes Nutzfahrzeug.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen an Hand der Figuren.
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Es zeigen
- 1 ein beispielsgemäßes Luftfederbein mit einem Dämpferlager und einem elastischen Mittel,
- 2 ein erstes Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels,
- 3 ein zweites Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels,
- 4 ein drittes Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels, und
- 5 ein viertes Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels.
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Die 1 zeigt ein beispielsgemäßes Luftfederbein 1 bestehend aus einer Luftfeder 2 und einem integrierten Stoßdämpfer 3, wobei Luftfeder 2 einen Luftfederdeckel 4, einen Abrollkolben 5 und einen Rollbalg 6 umfasst. Innerhalb Luftfeder 2 ist Stoßdämpfer 3 vorgesehen, wobei Stoßdämpfer 3 ein Dämpferrohr 18 und eine in diesen eintauchbare Kolbenstange 19 umfasst.
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Luftfeder 2 umfasst Rollbalg 6 aus elastomerem Material, wobei Rollbalg 6 mit Luftfederdeckel 4 und Abrollkolben 5 einen druckdichten und mit Druckluft befüllten volumenveränderlichen Druckraum 7 begrenzt. Hierfür ist schlauchförmiger Rollbalg 6 mit seinem oberen Ende am Luftfederdeckel 4 und mit seinem unteren Ende am Abrollkolben 5 bspw. über Klemmringe 12 an den Anschlussbereichen dieser Luftfederanschlussteile befestigt. Bei Relativbewegungen entlang einer Längsachse L des Luftfederbeins 1 zwischen Luftfederdeckel 4 und Abrollkolben 5 rollt Rollbalg 6 unter Ausbildung einer Rollfalte 8 auf der Abrollfläche des Abrollkolbens 5 ab. Zudem bildet Rollbalg 6 eine weitere Falte 9 am Luftfederdeckel 4 aus. Falte 9 ist als kardanisches Lager wirksam. Rollbalg 6 ist zugleich mit eingebetteten Festigkeitsträgern versehen. Seine Festigkeitsträger sind in Axial- und/oder Kreuzlage angeordnet. Zudem ist eine den Rollbalg 6 zumindest bereichsweise umschließende Außenführung 10 vorgesehen. Diese wird durch einen innenseitig am Rollbalg 6 angebrachten Spannring 13 gehalten. Außenführung 10 begrenzt die seitliche Ausdehnung des Rollbalgs 6, insbesondere wenn dieser dünnwandig ist. Die Befüllung des Druckraums 7 erfolgt über einen Luftanschluss 17 am Luftfederdeckel 4. Im Luftfederdeckel 4 ist ein Kanal eingebracht oder gebohrt, welcher vom Luftanschluss 17 in das Innere von Luftfeder 2 führt. Durch Luftanschluss 17 ist Luftfeder 2 mit einer bestimmten Menge an Druckluft befüllbar, wodurch deren Federkraft eingestellt werden kann.
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Zum Schutz vor Verschmutzung des Rollbalgs 6 und insbesondere seiner Rollfalte 8 ist ein Schutzbalg 11 vorgesehen. Dieser ist mit seinem oberen Ende an dem unteren Ende der Außenführung 10 und mit seinem unteren Ende an einem Befestigungsring 15 am Dämpferrohr 18 befestigt. Die Befestigung des oberen Endes des Schutzbalgs 11 an Außenführung 10 erfolgt durch einen Formschluss. Die Befestigung des unteren Endes des Schutzbalgs 11 am Befestigungsring 15 erfolgt durch einen Formschluss. Hierfür ist das untere Ende des Schutzbalgs 11 derart geformt, dass dieses um Befestigungsring 15 gestülpt wird.
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Luftfederbein 1 bewirkt zwei Funktionsbereiche. Luftfeder 2 sorgt für die Tragkrafterzeugung, während Stoßdämpfer 3 für die Linearführung zuständig ist. Dadurch wird das Kraftfahrzeug gefedert und gedämpft. Damit Luftfederbein 1 mit einem Karosserieabschnitt eines Kraftfahrzeugs verbunden werden kann, sind mehrere Befestigungsmittel 16 vorgehen. Diese sind in Luftfederdeckel 4 zumindest teilweise eingelassen und werden durch entsprechende Öffnungen in dem Karosserieabschnitt gesteckt und anschließend verschraubt. Anderseits ist Luftfederbein 1 über ein nicht dargestelltes Dämpferauge des Stoßdämpfers 3 mit einem Radträger des Kraftfahrzeugs verbindbar. Diese reguläre Einbaulage des Luftfederbeins 1 bestimmt die Orientierung „oben/unten“.
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Abrollkolben 5, welcher aus einem Metall oder einem Kunststoff hergestellt wird, ist hohlzylinderförmig geformt und stehend auf einem Stützring 14 des Dämpferrohrs 18 angeordnet. Die in Dämpferrohr 18 eintauchbare Kolbenstange 19 ist mit ihrem oberen freien Ende an einem Dämpferlager 20 befestigt. Dämpferlager 20 umfasst ein Tragstück 24 welches mittels einer Unterlegscheibe 31 und einer Mutter 30 an dem oberen Ende der Kolbenstange 19 fixiert ist. Zwischen Kolbenstange 19 und Tragstück 24 ist zudem ein ringförmiges Dichtmittel 32 vorgesehen, welches zudem von oben durch Unterlegscheibe 31 in Position gehalten wird, damit entlang von Kolbenstange 19 keine Druckluft aus Druckraum 7 entweicht. Weiterhin ist Tragstück 24 außenseitig von einem Elastomerkörper 25 zumindest teilweise umschlossen. Elastomerkörper 25 stellt das Herzstück des Dämpferlagers 20 dar und bewirkt eine Dämpfungsfunktion für vom Stoßdämpfer 3 ausgehende Kräfte. Zudem umfasst Dämpferlager 20 eine Hülse 26, welches Elastomerkörper 25 radial umschließt. Elastomerkörper 25 ist innenseitig mit Tragscheibe 24 und außenseitig mit Hülse 26 zusammenvulkanisiert. Diese drei Elemente stellen das Dämpferlager 20 dar. Dieses ist in Lageraufnahme 21 des Luftfederdeckels 4 angeordnet. Hierbei liegt Hülse 26 an der Seitenwand der Lageraufnahme 21 an. Damit entlang von Hülse 26 und Lageraufnahme 21 keine Druckluft aus Druckraum 7 entweichen kann, ist an dieser Stelle ebenfalls ein ringförmiges Dichtmittel 29 vorgesehen. Lageraufnahme 21 des Luftfederdeckels 4 ist topfförmig ausgebildet und in einem Kernbereich des Luftfederdeckels 4 vorgesehen. Sie umfasst eine Seitenwand und einen Boden. Im Boden der Lageraufnahme 21 bzw. des Luftfederdeckels 4 ist eine Durchgangsbohrung für Kolbenstange 19 vorgesehen. Unterhalb des Bodens ist zudem ein Anschlagspuffer 38 angeordnet, um den Einfederweg des Dämpferrohrs 18 zu begrenzen und beim Anschlag die in Luftfederdeckel 4 eingeleiteten Kräfte zu reduzieren. Luftfederdeckel 4 ist beispielsgemäß aus einem Kunststoffmaterial hergestellt, bspw. einem Thermoplast oder einem Duroplast. Eine Ausführung des Luftfederdeckels 4 aus einem Metall, bspw. Aluminium oder Stahl, ist ebenfalls möglich.
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Dämpferlager 20 wird durch ein in Luftfederdeckel 4 eingesetztes Verschlussmittel 22 in Position gehalten. Verschlussmittel 22 ist ein Metallring, welcher in Luftfederdeckel 4 eingelegt ist. Zur sicheren Fixierung von Verschlussmittel 22 wird von oben ein Sicherungsring 23 in Lageraufnahme 21 gesteckt. In der dargestellten Form hat Verschlussmittel 22 eine innere Öffnung, damit die Steuerleitung des Stoßdämpfers 3 nach außen geführt werden kann. Verschlussmittel 22 kann aber auch als Vollkörper ausgebildet sein und druckdicht in Luftfederdeckel 4 eingesetzt werden.
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Damit Verschlussmittel 22 im Montageprozess vereinfacht eingebracht werden kann und eine ausreichende Kraft auf Dämpferlager 20 bewirkt wird, ist beispielsgemäß ein elastisches Mittel 33 vorgesehen. Dessen Anordnung, Wirkweise und Ausgestaltungen wird in den nachfolgenden 2 bis 5 näher erläutert.
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2 zeigt im Detail ein erstes Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels 33. In der Figur wird lediglich Luftfederdeckel 4 mit Dämpferlager 20 und Anschlagspuffer 38 gezeigt. Luftfederdeckel 4 umfasst in sein Kunststoffmaterial teilweise eingelassene Befestigungsmittel 16. Im Kernbereich des Luftfederdeckels 4 ist Lageraufnahme 21 ausgebildet. Diese ist topfförmig, umfassend eine Seitenwand 34 und einen Boden 35. Im Boden 35 ist mittig eine Durchgangsbohrung 37 für die Kolbenstange des Stoßdämpfers vorgesehen. Diese Formgebung entsteht durch die jeweilige Spritzform für Luftfederdeckel 4. An der Unterseite des Bodens 35 ist Anschlagspuffer 38 angeordnet.
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In Lageraufnahme 21 ist Dämpferlager 20 aufgenommen. Dämpferlager 20 umfasst Tragstück 24, Elastomerkörper 25 und Hülse 26. Elastomerkörper 25 ist an seiner Innenseite an Tragstück 24 vulkanisiert und an seiner Außenseite mit Hülse 26 vulkanisiert ausgeführt. Elastomerkörper 25 bewirkt eine Dämpfungsfunktion für die vom Stoßdämpfer in Luftfederdeckel 4 eingeleiteten Kräfte und ermöglicht eine leichte kardanische Beweglichkeit der Kolbenstange im Luftfederdeckel 4. Hierfür umfasst das Material des Elastomerkörpers 25 das Tragstück 24 in der Art und Weise, dass Tragstück 24 radial außen, axial oben und unten vom Elastomerkörper 25 bedeckt bzw. umschlossen ist. Zudem liegt Elastomerkörper 25 auf Boden 35 der Lageraufnahme 21 auf. Die Unterseite des Elastomerkörpers 25 weist eine Wellen- oder Kronenstruktur auf. Damit liegt Elastomerkörper 25 nur punktuell und nicht flächig am Boden 35 an. Ein Teil der Oberseite des Elastomerkörpers 25 weist eine kronenähnliche Struktur mit in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Halbkugeln auf. Durch spezielle Oberflächenformen wird die innere Dämpfungseigenschaft des Elastomerkörpers 25 mitbestimmt. Zur Hülse 26 hin weist Elastomerkörper 25 eine plan umlaufende Außenwand auf. Hülse 26 ist aus einem Kunststoff, bspw. einem Thermoplast oder aus einem Metall, bspw. Aluminium, hergestellt. Währenddessen ist Tragstück 24 aus einem Metall oder einer Metall-Kunststoff-Kombination gefertigt.
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Hülse 26 umfasst beispielsgemäß einen Flansch 27. Flansch 27 ist an dem oberen Rand der Hülse 26 vorgesehen. Flansch 27 weist nach radial außen. An der Unterseite ist Flansch 27 doppelt gestuft ausgeführt. Lageraufnahme 21 hat für Hülse 26 mit Flansch 27 eine entsprechende Formgebung. Lageraufnahme 21 weist von ihrer Seitenwand 34 nach oben einen doppelt gestuften breiteren Durchmesser auf. Dadurch werden zwei Ringanschläge dargestellt. Ein erster Ringanschlag dient der Aufnahme des Dichtmittels 29. Dieses befindet sich unterhalb des gestuften Flanschs 27 und außenseitig von Hülse 26. In dem Raum zwischen gestuften Flansch 27 und erstem Ringanschlag ist etwas Spiel für Dichtmittel 29 gelassen. Der gestufte Sitz für Dichtmittel 29 hat den Vorteil, dass keine Nut mit einem nachteiligen Formtrenngrad in das Material des Luftfederdeckels 4 eingebracht werden muss. Dichtmittel 29 ist separat oder an Hülse 26 anvulkanisiert ausgeführt. Ein zweiter Ringanschlag dient der Aufnahme der unteren Randfläche des Flansches 27. Auf dem zweiten Ringanschlag liegt also Flansch 27 im Wesentlichen auf. Hülse 26 hat durch Flansch 27 eine breite axiale Auflagefläche, wodurch eine bessere Kräfteverteilung vorliegt. Dadurch sind auch kleinere Toleranzketten einhaltbar. Zweiter Ringanschlag hat einen größeren Durchmesser als erster Ringanschlag.
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Hülse 26 umfasst zudem einen unteren Rand 28. Rand 28 ist vom Boden 35 räumlich beabstandet. Es liegt ein geringes Spaltmaß vor. Dadurch wird eine Doppelpassung vermieden. Rand 28 ist zudem an seiner Außenseite gefast ausgeführt. Dadurch wird das Einführen von Hülse 26 und damit des Dämpferlagers 20 in Lageraufnahme 21 vereinfacht.
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Dämpferlager 20 ist von oben durch Verschlussmittel 22 abgedeckt. Verschlussmittel 22 wird durch Sicherungsring 23 in Lageraufnahme 21 gehalten. Hierfür ist eine halbkreisförmige und umlaufende Aussparung in Seitenwand 34 der Lageraufnahme 21 oberhalb des gestuften Abschnitts und oberhalb der Position für das Verschlussmittel 22 in das Material des Luftfederdeckels 4 eingebracht. In diese Aussparung wird Sicherungsring 23 eingefügt. Sicherungsring 23 ist ein Runddrahtring, welcher geringfügig elastisch verformt wird. Damit kann dieser in die Aussparung eingesetzt werden. Verschlussmittel 22 ist eine Ringscheibe aus einem metallischen Material, bspw. aus Stahl.
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Damit Verschlussmittel 22 im Montageprozess vereinfacht eingebracht werden kann und es zudem eine Anpresskraft auf Dämpferlager 20 bewirkt, ist beispielsgemäß elastisches Mittel 33 vorgesehen. Elastisches Mittel 33 wird zwischen Hülse 26 und Verschlussmittel 22 angeordnet. Insbesondere ist elastisches Mittel 33 in Längsrichtung der Luftfederbeinachse L zwischen Hülse 26 und Verschlussmittel 22 angeordnet. Im Detail ist elastisches Mittel 33 zwischen Flansch 27 der Hülse 26 und Verschlussmittel 22 angeordnet. Es liegt einerseits zumindest teilweise an der Unterseite des Verschlussmittels 22 an. Andererseits liegt elastisches Mittel 33 zumindest teilweise an der Oberseite des Flanschs 27 an.
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Elastisches Mittel 33 hat die Eigenschaft, dass es elastisch verformbar ist und bei Beaufschlagung einer Kraft eine Rückstellkraft bewirkt. Im Montageprozess befindet sich Dämpferlager 20 bereits in Lageraufnahme 21 des Luftfederdeckels 4. Elastisches Mittel 33 liegt auf Flansch 27 auf. Verschlussmittel 22 wird von oben gegen elastisches Mittel 33 aufgesetzt und mit einer gewissen Kraft nach unten gedrückt. Dadurch wird elastisches Mittel 33 kurzzeitig gegen Flansch 27 mit bis zu 3 bis 4 mm verpresst, bis Sicherungsring 23 in die für ihn vorgesehene halbkreisförmige Aussparung einschnappt. Anschließend drückt das elastische Mittel 33 das Verschlussmittel 22 um ca. 1 bis 2 mm wieder zurück. Dadurch hat Verschlussmittel 22 seine Position unterhalb des Sicherungsrings 23 eingenommen. Elastisches Mittel 33 hat eine Restverpressung von ca. 2 bis 3 mm. Durch die Darstellung einer Auflagefläche für Flansch 27 dient der zweite Ringanschlag zudem als ein Gegenpart für die axiale Verpressung des elastischen Mittels 33. Durch das Verpressen von Verschlussmittel 22 gegen elastisches Mittel 33 wird die Rückstellkraft erzeugt, wodurch insbesondere Dämpferlager 20 in seiner axialen Position gehalten wird. Diese Rückstellkraft stellt eine größere axiale Kraft dar, als jene Kraft, welche durch die Bewegung des Dämpferlagers 20, sowie äußerer Hülsenreibkräfte erzeugt wird. Dadurch wirkt der Kraftverbund aus Verschlussmittel 22 mit Sicherungsring 23 und elastischem Mittel 33 denen vom Stoßdämpfer bzw. Kolbenstange in Dämpferlager 20 eingeleiteten statischen und insbesondere dynamischen Kräften entgegen.
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Diese Wirkweise gilt für das Ausführungsbeispiel des in der 2 gezeigten elastischen Mittels 33, sowie auch für die nachfolgenden Ausführungsbeispiele des elastischen Mittels 33 gemäß den 3 bis 5.
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Die Geometrie des elastischen Mittels 33 ist an die axialen Dämpferbelastungen anzupassen. So ist elastisches Mittel 33 bevorzugt ringförmig ausgebildet. Beispielsgemäß ist elastisches Mittel 33 als ein umlaufender Kragen ausgebildet, welcher durch das Material des Elastomerkörpers 25 gebildet wird. Dieser Kragen erstreckt sich vom Elastomerkörper 25 nach außen hin und liegt teilweise am Flansch 27 auf. Es bietet sich an Elastomerkörper 25 derart zu gestalten und zu formen, dass dieser über Flansch 27 gezogen wird. Bei dieser Ausführungsform ist elastisches Mittel 33 in Form des Kragens bestehend aus dem Material des Elastomerkörpers 25 mit Flansch 27 vulkanisiert. Die Oberseite des elastischen Mittels 33 bzw. des Kragens ist Wellen- oder Kronenförmig ausgestaltet. Dadurch liegt elastisches Mittel 33 nur punktuell an der Unterseite des Verschlussmittels 22 an. Auch andere Oberflächenstrukturen sind möglich. Die Oberflächenstruktur bestimmt auch hier die innere Dämpfungseigenschaft des elastischen Mittels 33 und damit dessen aufzubringende Rückstellkraft. Kragen kann auch als eine umlaufende sich vom Elastomerkörper 25 weg ersteckende Lippe bezeichnet werden.
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In der 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels 33 gezeigt. Der gezeigte Luftfederdeckel 4 unterscheidet sich nicht von dem in 2 gezeigten Luftfederdeckel. Daher wird auf wiederholende Ausführungen verzichtet und auf die 2 verwiesen. Es werden die gleichen Bezugszeichen für identische Bauteile verwendet. Auch bezüglich der Wirkweise des elastischen Mittels 33 in Wirkverbindung mit Verschlussmittel 22 wird auf die Ausführungen unter 2 verwiesen.
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Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich in Formgebung des elastischen Mittels 33 und Formgebung des Flansch 27 von dem ersten Ausführungsbeispiel. In der gezeigten Darstellung ist Flansch 27 der Hülse 26 schräg nach Innen geneigt. D.h. die Oberseite des Flanschs 27 verläuft unter einem Winkel kleiner 90° zur Längsachse L. Die Neigung kann auch schräg nach Außen verlaufen. Damit würde die Oberseite des Flanschs 27 einen Winkel zwischen 90° und 180° zur Längsachse L aufweisen. Zudem ist eine Wellenstruktur der Flanschoberseite möglich, wodurch ebenfalls die Rückstellkraft des elastischen Mittels 33 beeinflussbar ist.
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Elastisches Mittel 33 ist in diesem Ausführungsbeispiel ebenfalls aus dem Material des Elastomerkörpers 25 ausgebildet. Als Kragen erstreckt sich elastisches Mittel 33 entlang des Flanschs 27 bis hin zur Seitenwand 34 der Lageraufnahme 26. Die Oberseite des elastischen Mittels 33 in Kragenform liegt vollflächig an der Unterseite des Verschlussmittels 22 an. Durch diese Geometrie ist elastisches Mittel 33 an die axialen Dämpferbelastungen angepasst, welche je nach Anwendungsfall unterschiedlich ausfallen.
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Mit der 4 wird ein drittes Ausführungsbeispiel des elastischen Mittels 33 aufgezeigt, welches sich von dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Für den gezeigten Luftfederdeckel 4 und die Wirkweise des elastischen Mittels 33 wird auf die Schilderungen der 2 verwiesen.
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Flansch 27 knickt unter einem rechten Winkel von Hülse 26 nach radial außen ab. Auf diesem liegt elastisches Mittel 33 in Form eines Gummirings auf. Somit ist elastisches Mittel 33 ringförmig ausgebildet. Als zu verpressendes Element hat elastisches Mittel 33 ein anderes Material als Elastomerkörper 25. Dadurch kann elastisches Mittel 33 unabhängig vom Elastomerkörper 25 gestaltet werden. Dadurch kann auch die zu erwirkende Rückstellkraft je nach Anwendungsfall einfacher gewählt werden. Es steht ein Baukastenprinzip zur Verfügung. Elastisches Mittel 33 in Form eines Gummirings ist an die Unterseite des Verschlussmittels 22 oder an Flansch 27 der Hülse 26 anvulkanisiert oder angeklebt. Dies vereinfacht den Montageprozess, da der Gummiring vorab mit Verschlussmittel 22 bestückt wird und zur Montage als vorgefertigte Einheit mit einem einzigen Schritt auf Dämpferlager 20 gesetzt wird.
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Elastisches Mittel 33 muss nicht als ein Gummiring ausgeführt sein. Es kann sich auch um einen Ring aus einem Silikonmaterial handeln. Andere ähnlich elastische Materialien sind ebenfalls vorstellbar.
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Abschließend wird in der 5 ein drittes Ausführungsbeispiel dargestellt, welches sich von den vorangehenden Ausführungsbeispielen darin unterscheidet, dass als elastisches Mittel 33 eine Tellerfeder zum Einsatz kommt. Tellerfeder ist aus einem Metall oder einem Kunststoff gefertigt. Sie ist ringförmig und hat die Form des Mantels eines flachen Kegelstumpfs. Der äußere Rand liegt am Flansch 27 der Hülse 26 an und stützt sich an Seitenwand 34 der Lageraufnahme 21 ab. Der innere Rand verläuft leicht abgeflacht und liegt an der Unterseite des Verschlussmittels 22 an. Beim Runterdrücken des Verschlussmittels 22 neigt sich der innere Rand nach unten und sobald die Anpresskraft zurückgenommen wird, wirkt die Rückstellkraft der Tellerfeder gegen Verschlussmittel 22. Dadurch wird Verschlussmittel 22 in seine vorhergesehene Position gebracht und auch Hülse 26 im Betrieb festgehalten.
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Bezüglich des Luftfederdeckels 4 und der sonstigen Wirkweise der Tellerfeder als elastisches Mittel 33 wird wieder auf die Ausführungen der 2 verwiesen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Luftfederbein
- 2
- Luftfeder
- 3
- Stoßdämpfer
- 4
- Luftfederdeckel
- 5
- Abrollkolben
- 6
- Rollbalg
- 7
- Druckraum
- 8
- Rollfalte
- 9
- Falte
- 10
- Außenführung
- 11
- Schutzbalg
- 12
- Klemmring
- 13
- Spannring
- 14
- Stützring
- 15
- Befestigungsring
- 16
- Befestigungsmittel
- 17
- Luftanschluss
- 18
- Dämpferrohr
- 19
- Kolbenstange
- 20
- Dämpferlager
- 21
- Lageraufnahme
- 22
- Verschlusskappe
- 23
- Sicherungsring
- 24
- Tragstück
- 25
- Elastomerkörper
- 26
- Hülse
- 27
- Flansch
- 28
- Rand
- 29
- Dichtmittel
- 30
- Mutter
- 31
- Unterlegscheibe
- 32
- Dichtmittel
- 33
- elastisches Mittel
- 34
- Lageraufnahme
- 35
- Seitenwand
- 36
- Boden
- 37
- Durchgangsbohrung
- 38
- Anschlagspuffer
- L
- Längsachse
