DE10304613B4

DE10304613B4 - Rollbalg-Luftfeder mit Gelenk

Info

Publication number: DE10304613B4
Application number: DE2003104613
Authority: DE
Inventors: Holger Oldenettel; Dr. Gleu Jens Uwe
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2003-02-05
Publication date: 2012-11-22
Anticipated expiration: 2023-02-06
Also published as: DE10304613A1

Abstract

Rollbalg-Luftfeder (2), mit einem Deckel (6), einem Abrollkolben (8) und einem Rollbalg (4), wobei der Luftfederdeckel (6) und/oder der Abrollkolben (8) über ein Gelenk mit dem Fahrzeugaufbau (14) oder einem Radlenker (14') verbunden ist, wobei das Gelenk ein Zylinderlager (16) ist, das zwischen Abrollkolben (8) und Fahrzeugteil (14 oder 14') angeordnet ist, und wobei die Achse des Zylinderlagers (16) quer zur Achse des Abrollkolben (8) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderlager (16) ein Gummi-Torsionslager ist und aus einem zylindrischen Kolbenfuß (18) und einer koaxial dazu angeordneten, hohlzylindrischen Aufnahme (20) besteht, wobei der Kolbenfuß (18) unmittelbar am Abrollkolben (8) angebracht ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rollbalg-Luftfeder mit Gelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Weisen Rollbalg-Luftfedern keine Stützglocke auf, so können zwischen Balg und Deckel nur geringe Momente übertragen werden, d. h. die Einspannung des Balges wirkt wie ein Gelenk.
Wenn das Luftfedermodul zudem als Ganzes über ein Kugelgelenk mit dem Fahrzeugchassis und/oder einem Traglenker verbunden ist, ergeben sich Stabilitätsprobleme aus der allseitigen Verschwenkbarkeit und Verdrehbarkeit mindestens eines Kugellagers in Verbindung mit der weichen Einspannung des Balgs.
Um das Stabilitätsproblem zu lösen, werden Luftfedern zunehmend mit Stützglocken versehen. Dadurch wird eine Rollbalg-Führung mit mehr oder weniger großer Steifigkeit erreicht.
Da der Einfederungsvorgang in der Regel mit einer gewissen Schwenkbewegung verbunden ist, ist es deshalb erforderlich, ein (externes) Gelenk zwischen Luftfeder einerseits und Fahrzeugaufbau und/oder Radlenker andererseits anzubringen.
Durch eine gelenkige Anbindung der Luftfeder können technische Vorteile erzielt werden (siehe z. B. DE 197 04 433 C2 und DE 199 52 919 A1 ).
Weil aber Kugelgelenke in allen Richtungen verschwenkbar sind, ergeben sich daraus gewisse Instabilitäten.
Aus der DE 199 52 919 A1 und der DE 100 04 122 A1 ist jeweils eine gattungsgemäße Rollbalgfeder mit einem Zylinderlager als Gelenk bekannt. Der Luftfederdeckel der DE 199 52 919 A1 ist beispielsweise mit einem buchsenförmigen Bauteil verbunden, welches eine Außenhülse, ein Polster aus elastomerem Werkstoff sowie einen Kern aufweist.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Luftfederanbindung, die bei Meidung der mit einem Kugelgelenk gegebenen Nachteile auf kostengünstige Art darzustellen ist.
Lösung und Vorteile
Da eine Luftfeder anlässlich des Einfederungsvorgangs lediglich in einem einzigen Freiheitsgrad verschwenkbar sein muss, ist die Luftfeder gemäß Anspruch 1 ff. mit einem Zylinderlager (Lagerbuchse) ausgestattet. Dabei wird am Luftfederkolben ein Zylinder angeformt. Als Gegenlager dient ein Aufnahmeteil mit einer entsprechenden Ausnehmung. Das Zylinderlager ist ein Gummi-Torsionslager und besteht aus einem zylindrischen Kolbenfuß und einer koaxial dazu angeordneten, hohlzylindrischen Aufnahme, wobei der Kolbenfuß unmittelbar am Abrollkolben angebracht ist.
Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, dass gemäß Anspruch 3 sowohl das Gummiformteil als auch die Aufnahme jeweils nur einen Winkel < 360° umfassen. Dies ist möglich, da die Luftfeder nur Druckkräfte aufzunehmen hat und deshalb nur Druckkräfte auf das Lager ausgeübt werden.
Da das Gummiformteil den Kolbenfuß nicht gänzlich sondern lediglich über einen Winkel < 360° umfasst, kann der zylinderförmige Kolbenfuß – im Unterschied zu einem 360° Zylinderlager – unmittelbar am Abrollkolben angebracht werden.
Ein 360°-Zylinderlager erfordert grundsätzlich ein separates Bauteil (Bolzen), der mit dem Fuß über eine Gabel zu verbinden ist. Aus Festigkeitsgründen muss die Gabel aus Metall ausgeführt sein. Dagegen ermöglicht das erfindungsgemäß weiterentwickelte Zylinderlager die Verwendung von kostengünstigen Kunststoffteilen. Der einfache Aufbau und die einfache Montage (Anspruch 7) reduzieren ebenfalls die Kosten.
Der Kolbenfuß kann in das Aufnahmeteil eingeschoben werden, ähnlich einer Schwalbenschwanzführung. Zwischen Kolbenfuß und Aufnahmeteil befindet sich das Gummielement, welches die Beweglichkeit des Kolbens erzeugt. Nachdem das Aufnahmeteil in einen Federteller eingesetzt ist, verhindert der Federteller das seitliche Herausschieben des Kolbenfußes aus der Führung.
Ein derartiges Zylinderlager (Lagerbuchse) weist nur den einen, gewünschten Freiheitsgrad auf. In den anderen Richtungen ist das Zylinderlager starr und gewährleistet Stabilität und Führung.
Das Aufnahmeteil wird vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt und so geformt, dass es sich im Federteller abstützt.
Das Gummiformteil kann ein separates Bauteil sein oder es ist direkt am Kolbenfuß anvulkanisiert. Durch Vulkanisation des Gummis an den Kolbenfuß wird eine höhere Festigkeit erreicht (höhere Lebensdauer/geringerer Bauraum).
Statt des Kolbens kann der Luftfederdeckel gelenkig gelagert sein.
Durch eine entsprechende Gestaltung des Aufnahmeteils kann ein vorhandener Federteller genutzt werden, so dass für Stahl- und Luftfederung dieselbe Ausführungsform eines Federtellers zum Einsatz gelangen kann.
Zeichnungen
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt:
1 zeigt den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Luftfeder mit integriertem Drehlager, und
2 den Längsschnitt durch die Teile des in 1, unten, dargestellten Zylinderlagers.
Beschreibung
Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Luftfeder 2 besteht im Wesentlichen aus einem schlauchförmigen Rollbalg 4, der an seinem „oberen” Ende mit einem Deckel 6, der an seinem „unteren” Ende mit einem Abrollkolben 8 druckdicht abgeschlossen ist und der einen volumenvariablen Druckraum 10 umschließt. (Die Angaben „oben” und „unten” beziehen sich lediglich auf die Zeichnungen. Ein umgekehrter Einbau im Kraftfahrzeug ist ohne weiteres möglich.) Die endseitige Befestigung des Balges 4 erfolgt mittels eines Klemmringes 12 am Deckel 6.
Die Luftfeder 2 dient zur Abstützung der Aufbauten eines Kraftfahrzeugs. D. h.: Der Deckel 6 ist mit dem Fahrzeugaufbau 14 verbunden und der Kolben 8 ist radseitig, z. B. an einem Lenker 14', befestigt. Oder umgekehrt: Der Deckel 6 ist radseitig an einem Lenker 14' angeordnet und der Kolben 8 stützt den Fahrzeugaufbau ab. Eine hier nicht dargestellte Stützglocke kann innerhalb oder außerhalb des oberen Rollbalg-Endes angeordnet sein.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Luftfederdeckel 6 an der Unterseite der Karosserie (Fahrzeugaufbau) 14 befestigt. Der Abrollkolben 8 ist radseitig mittels eines Zylinderlagers (Lagerbuchse) 16 drehbar angebracht.
Die Lagerbuchse 16 ist ein Gummi-Torsionslager und besteht aus einem zylindrischen Kolbenfuß 18, der hohlzylindrisch sein kann und quer zum Abrollkolben 8 angeordnet ist, und einer koaxial zum Kolbenfuß 18 angeordneten, hohlzylindrischen Aufnahme 20. Der Außendurchmesser D₁ des Kolbenfußes 18 ist kleiner als der Innendurchmesser D₄ der hohlzylindrischen Aufnahme 20 (D₁ < D₄). Der Zwischenraum zwischen Kolbenfuß 18 und Aufnahme 20 ist mit einem schlauchförmigen Gummiformteil 22 ausgefüllt. Dieses Gummiformteil 22 umfasst – ebenso wie die Aufnahme 20 – nur einen Winkel kleiner 360°. Aus diesem Grunde kann der Kolbenfuß 18 unmittelbar am Kolben 8 angebracht werden.
Die Aufnahme 20 ist in einen radseitig befestigten Federteller 24 integriert.
Die 2 zeigt die Einzelteile 18, 20, 22 des Gummi-Torsionslager 16 im Längsschnitt. Die kreisförmige gestrichelte Linie 8 symbolisiert einen Querschnitt durch den Luftfederkolben 8. Das mit dem Bezugszeichen „18” versehene Teil ist der von oben betrachtete Kolbenfuß 18 mit dem Außendurchmesser D₁.
In der Mitte der 2 ist das Gummiformteil 22 im Längsschnitt dargestellt. Der Innendurchmesser des Gummiformteils 22 ist mit D₂, sein Außendurchmesser ist mit D₃ gekennzeichnet. Wie aus der Abbildung weiter ersichtlich, ist der Innendurchmesser D₂ des Gummiformteils 22 etwas geringer als der Außendurchmesser D₁ des Kolbenfußes 18, D₂ ≤ D₁, so dass sich beim Zusammenfügen von Kolbenfuß 18 und Gummiformteil 22 eine gewisse Aufweitung des Gummiformteils 22 ergibt.
Rechts im Bild ist das Aufnahmeteil 20 – ebenfalls im Längsschnitt – zu sehen. Die in der Darstellung des Aufnahmeteils 20 gestrichelt eingetragenen Linien geben den Außendurchmesser D₃ des Gummiformteils 22 an. Im eingebauten Zustand ist das Gummiformteil 22 etwas gestaucht und passt sich dem geringeren Innendurchmesser D₄ des Aufnahmeteils 20 an (D₄ ≤ D₃).
Bei der Montage des Lagers 16 wird der Lagerfuß 18 und das Gummielement 22 seitlich (rechtwinklig zur übertragenden Kraft) in die Aufnahme 20 eingeschoben und durch die Positionierung im Federteller 24 gegen seitliches Verschieben gesichert.
Bezugszeichenliste

2: Luftfeder, Rollbalgluftfeder
4: Rollbalg, Balg
6: Deckel, Luftfederdeckel, Abdeckplatte
8: Abrollkolben, Luftfederkolben
10: Druckraum
12: Klemmring
14: Fahrzeugaufbau
14': Lenker
16: Zylinderlager, Lagerbuchse, Gummi-Torsionslager
18: (hohl-)zylindrischer Kolbenfuß, Lagerfuß
20: Aufnahme, Aufnahme-Teil
22: Zwischenraum, schlauchförmiges Gummiformteil
24: Federteller
D₁: Außendurchmesser des Kolbenfußes 18
D₂: Innendurchmesser des Gummiformteils 22
D₃: Außendurchmesser des Gummiformteils 22
D₄: Innendurchmesser de Aufnahme 20

Claims

Rollbalg-Luftfeder (2), mit einem Deckel (6), einem Abrollkolben (8) und einem Rollbalg (4), wobei der Luftfederdeckel (6) und/oder der Abrollkolben (8) über ein Gelenk mit dem Fahrzeugaufbau (14) oder einem Radlenker (14') verbunden ist, wobei das Gelenk ein Zylinderlager (16) ist, das zwischen Abrollkolben (8) und Fahrzeugteil (14 oder 14') angeordnet ist, und wobei die Achse des Zylinderlagers (16) quer zur Achse des Abrollkolben (8) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderlager (16) ein Gummi-Torsionslager ist und aus einem zylindrischen Kolbenfuß (18) und einer koaxial dazu angeordneten, hohlzylindrischen Aufnahme (20) besteht, wobei der Kolbenfuß (18) unmittelbar am Abrollkolben (8) angebracht ist.
Rollbalg-Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Außendurchmesser (D₁) des Kolbenfußes (18) – zwecks Zwischenschaltung eines schlauchförmigen Gummiformteils (22) – kleiner als der Innendurchmesser (D₄) der Aufnahme (20) ist.
Rollbalg-Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20) und das Gummiformteil (22) jeweils auf einen Winkel < 360° beschränkt sind.
Rollbalg-Luftfeder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, – dass der Innendurchmesser (D₂) des Gummiformteils (22) kleiner/gleich dem Außendurchmesser (D₁) des Kolbenfußes (18) (D₂ ≤ D₁), und – dass der Außendurchmesser (D₃) des Gummiformteils (22) größer/gleich dem Innendurchmesser (D₄) der Aufnahme (20) ist (D₃ ≥ D₄).
Rollbalg-Luftfeder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (20) in einen radseitig befestigten Federteller (24) integriert ist.
Rollbalg-Luftfeder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, – dass das Aufnahmeteil (20) aus Kunststoff besteht, und – dass das Gummiformteil (22) an den Kolbenfuß (18) anvulkanisiert ist.
Verfahren zur Herstellung des Lagers (16) für eine Rollbalg-Luftfeder (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Kolbenfuß (18) und Gummielement (22) seitlich, d. h. rechtwinklig zur Richtung der zu übertragenden Kraft, in das Aufnahmeteil (20) eingeschoben werden, wo sie durch die Positionierung im Federteller (24) gegen seitliches Verschieben gesichert sind.