DE10354574B3

DE10354574B3 - Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg

Info

Publication number: DE10354574B3
Application number: DE2003154574
Authority: DE
Inventors: Andreas Voss; Achim Wachholz
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2003-11-21
Filing date: 2003-11-21
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2023-11-22

Abstract

Eine Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg weist zwei Befestigungsteile auf, an die er über einen Spannring geklemmt ist. Der Befestigungsbereich 31 weist zwei trapezförmige Nasen 34 und 35 auf, zwischen denen ein umlaufender Tiefbettabschnitt 36 vorhanden ist. Der Durchmesser D2 des Tiefbettabschnitts ist geringfügig kleiner als der Durchmesser D1 des Befestigungsbereichs 31. In enger Nachbarschaft zu jeder trapezförmigen Nase 34 und 35 ist im Tiefbettbereich 36 jeweils eine konisch ausgebildete Nut 37 und 38 umlaufend angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg aus elastomerem Werkstoff, dessen Enden jeweils an einem Befestigungsteil dicht angebracht sind, wobei mindestens ein Balgende von einem Spannring auf dem jeweiligen Befestigungsteil verklemmt ist, und wobei die Umfangsfläche eines Befestigungsteils als Abrollfläche für die sich im Betrieb der Luftfeder bildende Rollfalte ausgebildet ist.
Für die Befestigung der wulstlosen Enden des Schlauchrollbalges an Befestigungsteilen, z.B. einer oberen Anschlussplatte und einem unteren Abrollkolben, werden üblicherweise geschlossene metallische Spannringe verwendet. Der metallische Spannring wird nach der Positionierung im Befestigungsbereich durch plastisches, radiales Verformen auf die Balgwand fest aufgepresst. Dadurch wird das Balgende zwischen Befestigungsteil und Spannring verklemmt. Das Rollbalgende ist reibschlüssig verspannt. Es besteht die Gefahr, dass das Rollbalgende im Fahrbetrieb allmählich aus der Halterung herausgezogen wird, was in jedem Falle das vollständige Versagen der Federung bedeuten würde.

Daher ist es bekannt ( EP 0 151 696 A1 ), den umlaufenden, zylindrisch eingezogenen Befestigungsbereich des als Abrollkolben ausgebildeten Befestigungsteils mit in Durchmesserebenen angeordneten, umlaufenden, aufgesetzten Umfangsrippen von winkeligsymmetrischer Querschnittsform auszubilden. Diese Umfangsrippen dringen unter dem Einfluss der radial einwärts gerichteten Presskraft des aufgeschobenen Spannringes in die elastisch nachgiebige Balgwand ein, so dass die sonst nur reibschlüssig wirksame Verspannung zusätzlich durch einen Formschluss ergänzt und verstärkt und die Balgwand damit gegen Axialversetzung festgelegt wird.

Allerdings wurde in der Praxis festgestellt, dass bei großen Temperaturwechseln und insbesondere tiefen Temperaturen von unter –10° C die Kältedichtheit der Balgbefestigung nicht immer den Ansprüchen der ausreichenden Betriebssicherheit der Luftfeder entspricht. Unter diesen Bedingungen kam es gelegentlich zu Druckluftverlusten.

Aus der EP 0 379 667 A1 ist eine Einspannung eines wulstlosen Schlauchrollbalgendes bekannt, das von einem innenprofilierten Spannring festgelegt wird, der das um 180° umgelenkte Balgende gegen einen eingedrehten Befestigungsbereich eines Abrollkolbens presst, der seinerseits derart profiliert ist, dass er verschiedene Vertiefungen aufweist. Der profilierte Spannring ist kostenintensiv und bedeutet einen höheren Aufwand als die üblichen glatten Spannringe. Die gezeigte Befestigungsgeometrie führt zu hohen Schubspannungen im Gummi, die ein Abreißen des Gummis von dem innenliegenden Festigkeitsträger begünstigen können. Die scharfen Kanten in der Befestigungsgeometrie begünstigen eine Verletzungsgefahr der dünnen Balgwand, die beispielsweise bei Schlauchrollbälgen für Personenkraftwagen lediglich 3 mm beträgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Klemmverbindung von wulstlosen Schlauchrollbalgenden auf den Befestigungsteilen zu schaffen, die eine deutliche Verbesserung der Dichtheit auch bei extremen Kälteeinfluss aufweist, wobei die eingespannte Balgwand sicher gehalten wird, ohne das eine Gefahr einer Beschädigung der Balgwand im Befestigungsbereich vorhanden ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die trapezförmigen Nasen drücken schonend in die Balgwand. Das zwischen ihnen liegende Tiefbett mit den konischen Nuten entspannt das gepresste Gummi und fördert die sichere Verklemmung. In der Nachbarschaft der trapezförmigen Nasen sind somit gummientspannende Zonen vorhanden. Das Gummi wird in diese Zonen elastisch einspringen und dabei einen Formschluss mit dem Befestigungsbereich eingehen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Befestigungsbereiches wird auch bei tiefen Temperaturen, die aufgrund der unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten von Befestigungsteil und Spannring zu unterschiedlichen Ausdehnungen führen, eine Undichtigkeit verhindert. Es wird angenommen, dass die verbesserte Dichtigkeit daraus resultiert, weil das Gummi im Tiefbettabschnitt zwischen den trapezförmigen Nasen unter Spannung gehalten wird. Dadurch kann das eingespannte Gummivolumen die sich aufgrund unterschiedlicher Ausdehnungen ändernder Spaltbreite zwischen Befestigungsteil und Spannring kompensieren.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 2 gekennzeichnet. Durch die weiteren konischen Nuten am Anfang und Ende des Befestigungsbereich wird die Dichtigkeit im Tieftemperaturbereich gesteigert.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind die Volumina des Tiefbettabschnitts und der beiden darin angeordneten konischen Nuten geringfügig kleiner als das Gesamtvolumen der beiden trapezförmigen Nasen. Dadurch wird das eingeschlossene Gummivolumen unter ausreichende Spannung gesetzt.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:
1 eine zusammengebaute Luftfeder mit einem an zwei Befestigungsteilen eingespannten Schlauchrollbalg;
2 eine Einzelheit des Abrollkolbens in 1 gemäß dem gestrichelten Kreis II ebenfalls im Längsschnitt im vergrößerten Maßstab.
Ein Schlauchrollbalg 3 weist, im drucklosen Herstellungszustand gesehen, die Form eines glattzylindrischen Schlauchkörpers beispielsweise aus Gummi oder gummiähnlichem Werkstoff mit nicht weiter angedeuteten textilen Verstärkungseinlagen auf und ist an seinen beiden Balgenden 4 und 5 wulstlos, d.h. mit über seine ganze Länge gleichbleibender Wandstärke hergestellt. Die Luftfeder weist eine als Befestigungsteil dienende, obere, glockenförmige Anschlussplatte 6 auf, die am Fahrzeugrahmen angebracht wird. Das untere Befestigungsteil ist als Abrollkolben 7 ausgebildet und achsseitig befestigt. Der Rollbalg 3 ist mit seinen Enden 4 und 5 luftdicht an den Befestigungsteilen 6 und 7 über radial plastisch verformte Spannringe 8 und 9 luftdicht befestigt und nimmt unter Druck im Betrieb die gezeigte Ausformung ein.
Die Anschlussplatte 6 weist einen nach unten weisenden umlaufenden Mantelabschnitt 11 auf, der zu einer glockenförmigen Ausbildung der Anschlussplatte 6 führt. Innerhalb der Anschlussplatte 6 sind sechs radiale Versteifungsrippen 12 angeordnet. Von dem Inneren der Anschlussplatte 6 erstreckt sich eine umlaufende Kreisrippe 13, die ebenfalls zur Versteifung der Anschlussplatte 6 dient. In dem Mantelabschnitt 11 ist ein radial verlaufender Luftanschluss 14 vorhanden. Zentral weist die Anschlussplatte 6 an der äußeren Deckfläche 15 einen Montagezapfen 16 auf, der in eine entsprechende Ausnehmung am Fahrzeugrahmen greift. Die Anschlussplatte 6 ist aus einem geeigneten Kunststoff hergestellt.
Am Ende des glockenförmigen Mantelabschnittes 11 erstreckt sich der umfangsmäßige Befestigungsbereich 17 für das obere Ende 4 des Rollbalges 3. Dieser Befestigungsbereich 17 wird einerseits von einer flanschartigen Anschlagsfläche 18 und andererseits von einer am Ende des glockenförmigen Mantelabschnittes 11 umlaufenden kurzen Vorsprung 19 begrenzt. Das Ende 4 des Rollbalges 3 ist in den Befestigungsbereich 17 anstoßend an den Anschlag 18 gelegt und mittels des radial plastisch verformten Spannringes 8 auf diesen Befestigungsbereich 17 festgeklemmt. Ein umlaufende, konischsymmetrische Rippe 21 erhöht die Klemmwirkung durch einen Formschluss.
Der Abrollkolben 7 besteht ebenfalls aus Kunststoff. Die Außenwand 25 des Abrollkolbens 7 ist mit radial nach innen verlaufenden Rippen 26 verstärkt, die in einer konzentrischen, inneren Begrenzungswand 27 enden, die gleichzeitig ein Luftzusatzvolumen begrenzt. Zentral nach unten ist ein Montagezapfen 28 für die Festlegung am achsseitigen Querlenker vorhanden. Außermittig ist ein Verdrehsicherungszapfen 29 vorhanden.
Am oberen Ende des Abrollkolbens 7 ist eine mit geringerem Durchmesser versehene Eindrehung vorhanden, die einen Befestigungsbereich 31 bildet. In diesem Befestigungsbereich 31, der in der 2 nachstehend näher im Detail erläutert wird, ist das Balgende 5 nach unten ausgerichtet eingelegt und von einem radial plastisch nach innen verformten Spannring 9 festgelegt. In dem hier gezeigten Betrieb der Luftfeder bildet der Rollbalg 3 eine Rollfalte 32 aus, die auf der Außenfläche des Abrollkolbens 7 abläuft. In dieser Betriebsstellung ist das Rollbalgende 5 im Befestigungsbereich 31 um 180° um den Spannring 9 umgelenkt.
In der 2 wird das Detail des strichpunktierten Kreises 1 aus 1 näher und im größeren Maßstab dargestellt. Dabei ist der Übersicht halber auf die Darstellung des Balgendes 5 und des Spannringes 9 verzichtet worden. Der Abrollkolben 7 ist an seinem oberen offenen Ende im Außenumfang zylindrisch auf einen Klemmdurchmesser d₁ eingezogen und bildet über seinen Längenverlauf den Befestigungsbereich 31 für das Rollbalgende 5. Beabstandet zueinander sind in zwei Ebenen jeweils eine trapezförmige Nase 34, 35 umfangsmäßig verlaufend angeformt. Zwischen diesen beiden trapezförmigen Nasen ist ein Tiefbettabschnitt 36 vorhanden, der einen geringfügig kleineren Durchmesser d₂ aufweist als der Klemmdurchmesser d₁. Im Tiefbettabschnitt 36 ist in der Nachbarschaft von jeder trapezförmigen Nase 34, 35 jeweils eine umlaufende konische Nut 37 bzw. 38 angeordnet.
Der Befestigungsbereich 31 wird am oberen Ende von einer einer Halbkreis bildenden Haltenase 41 begrenzt. Der Außendurchmesser d₃ der Haltenase 41 ist größer als der Außendurchmesser d₄ der trapezförmigen Nasen 34, 35.
Zwischen der Haltenase 41 und der oberen trapezförmigen Nase 34 ist in dem Klemmbereich 31 eine umlaufende konische Nut 42 eingebracht. Zwischen der unteren trapezförmigen Nase 35 und dem Ende des Befestigungsbereich 31, d.h. dem Vorspringen auf die volle Kolbenkontur unter Bildung einer flanschartigen Endanschlagsfläche 43 ist in dem Befestigungsbereich 31 ebenfalls eine konische Nut 44 umlaufend angeordnet.
Der Spitzenwinkel α der trapezförmigen Nasen 34, 35 beträgt 60°. Der Durchmesserunterschied zwischen dem Klemmdurchmesser d₁ und dem Tiefbettdurchmesser d₂ liegt in einem Bereich von 0,2 bis 0,6 mm.
Zur Befestigung des Rollbalgendes 5 auf diesem Befestigungsabschnitt 31 wird das Rollbalgende 5 auf den zylindrischen Endabschnitt, d.h. Befestigungsabschnitt 31 des Abrollkolbens 7 bis zur Endanschlagsfläche 43 gesteckt. Anschließend wird über diesen Bereich der radial plastisch verformbare Spannring 9 positioniert und radial auf einen kleineren Durchmesser derart verpresst, dass die Balgwand unter der Presskraft des Spannringes 9 in die Zwischenräume zwischen den trapezförmigen Nasen 34 und 35 und in das Tiefbett 36 sowie die konischen umlaufenden Nuten 37 und 38 eingeformt wird. Dadurch wird zusätzlich zu der reibschlüssigen Verbindung noch eine formschlüssige Verklammerung des aufgeschobenen Balgendendes 5 erzielt. Diese Verklammerung geschieht schonend, weil neben den Zonen einer hohen Pressung durch die trapezförmigen Nasen 34, 35 Entspannungszonen für das gepresste Gummi der Balgwand 5 vorhanden sind.

3: Schlauchrollbalg
4: Balgende
5: Balgende
6: Anschlussplatte
7: Abrollkolben
8: Spannring
9: Spannring
11: Mantelabschnitt
12: Versteifungsrippe
13: Kreisrippe
14: Luftanschluss
15: Deckfläche
16: Montagezapfen
17: Befestigungsbereich
18: Anschlagsfläche
19: Vorsprung
21: Konisch symmetrische Rippe
25: Außenwand
26: Rippen
27: Begrenzungswand
28: Montagezapfen
29: Verdrehsicherungszapfen
31: Befestigungsbereich
32: Rollfalte
34: Trapezförmige Nase
35: Trapezförmige Nase
36: Tiefbettabschnitt
37: Konische Nut
38: Konische Nut
41: Haltenase
42: Konische Nut
43: Endanschlagsfläche
44: Konische Nut
d₁: Klemmdurchmesser
d₂: Durchmesser Tiefbettabschnitt
d₃: Außendurchmesser Haltenase
d₄: Außendurchmesser trapezförmige Nase

Claims

Luftfeder mit einem wulstlosen Schlauchrollbalg aus elastomerem Werkstoff, dessen Enden jeweils an einem Befestigungsteil dicht angebracht sind, wobei mindestens ein Balgende von einem Spannring auf dem jeweiligen Befestigungsteil verklemmt ist, und wobei die Umfangsfläche eines Befestigungsteils als Abrollfläche für die sich im Betrieb der Luftfeder bildende Rollfalte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil (7) an seinem dem Balg (3) zugewandten Ende einen im Durchmesser eingesprungenen Befestigungsbereich (31) aufweist, der balgwärts von einer vorragenden, umlaufenden Haltenase (41) begrenzt ist, dass im eingesprungenen Befestigungsbereich (31) des Befestigungsteils (7) zwei mit Abstand zueinander verlaufende, trapezförmige Nasen (34, 35) umfangsmäßig angeordnet sind, zwischen denen ein umlaufender Tiefbettabschnitt (36) vorhanden ist, dessen Durchmesser (d₂) etwas geringer ist als Klemmdurchmesser (d₁) des Befestigungsbereichs (31), dass in enger Nachbarschaft zu jeder trapezförmigen Nase (34, 35) im Tiefbettbereich (36) jeweils eine konisch ausgebildete Nut (37, 38) umlaufend angeordnet ist.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die trapezförmigen Nasen (34, 35) auf dem Befestigungsbereich (31) mit Abstand zum Anfang und Ende verteilt sind, wobei zwischen der jeweiligen einem Ende zugewandten trapezförmigen Nase (34 bzw. 35) jeweils eine weitere umlaufende konische Nut (42 bzw. 44) eingebracht ist.
Luftfeder nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Tiefbettabschnitts (36) und das Volumen der beiden darin angeordneten konischen Nuten (37, 38) geringfügig kleiner sind als das Gesamtvolumen der beiden trapezförmigen Nasen (34, 35).