DE19508980C1 - Luftfederbein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederbein mit einem - vorzugs­ weise als Stoßdämpfer ausgebildeten - Teleskoporgan mit einem Zylinder sowie einem darin einschiebbaren Kolben und einer mit dem Teleskoporgan kombinierten, volumenveränderlichen Luftkammer, welche von einem mit dem Kolben taumelbeweglich verbundenen ersten Gehäuseteil, einem am Zylinder gehalterten zweiten Gehäuseteil sowie einem zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Balg umschlossen wird und das Teleskoporgan - zumindest auf einem axialen Abschnitt - im wesentlichen kon­ zentrisch umschließt, wobei das eine Gehäuseteil im Vergleich zum anderen Gehäuseteil einen verminderten Durchmesser auf­ weist und bei Einfederhüben axial in das andere Gehäuseteil einschiebbar ist.

Derartige Luftfederbeine sind z. B. aus der DE 34 45 984 A1 bekannt. Das mit dem Kolben bzw. seiner Kolbenstange taumel­ beweglich verbundene Gehäuseteil wird in der Regel bei Fahr­ zeugfedern fest am Chassis bzw. Fahrzeugaufbau angeordnet, so daß zwischen diesem Gehäuseteil und dem Teleskoporgan bei Fe­ derungshüben mehr oder weniger große Taumelbewegungen auftre­ ten können, wenn das zwischen Chassis bzw. Aufbau und Achse bzw. Rad gehalterte Teleskoporgan bei Federungshüben Schwenk­ bewegungen relativ zum Chassis bzw. Fahrzeugaufbau ausführt.

Bei derartigen Luftfederbeinen ist das zylinderseitige Gehäu­ seteil fest mit dem Zylinder verbunden, so daß bei Schwenkbe­ wegungen des Teleskoporgans relativ zum Fahrzeugaufbau bzw. Chassis zwischen den Gehäuseteilen deutliche Radialbewegungen auftreten. Dementsprechend müssen die Bälge eine große Beweg­ lichkeit der Gehäuseteile in Radialrichtung relativ zueinan­ der zulassen.

In der DE 40 10 982 A1 wird ein Federbein beschrieben, bei dem die Luftfederkammer mit ihrer Längsachse schräg zur Längsachse eines Teleskopstoßdämpfers angeordnet ist, und zwar derart, daß die beiden durch einen Rollbalg miteinander verbundenen Gehäuseteile der Luftfeder im Wesentlichen gleichachsig zueinander liegen. Um diese Gleichachsigkeit auch bei Federungshüben zumindest weitestgehend aufrecht er­ halten zu können, ist das mit dem unten angeordneten Zylinder des Teleskopstoßdämpfers gekoppelte untere Gehäuseteil mit dem Zylinder unter Zwischenschaltung einer gummieelastischen Schubfederanordnung seitennachgiebig verbunden, d. h. das un­ tere Gehäuseteil der Luftfederung kann sich quer zur Achse des Teleskopstoßdämpfers verlagern.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, für Luftfederbeine der ein­ gangs angegebenen Art eine verbesserte Konstruktion zu schaf­ fen, bei der die Bälge deutlich weniger in Radialrichtung be­ lastet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das zylinderseitige Gehäuseteil mit seinem balgfernen Ende am Zylinder des Teleskoporgans taumelbeweglich angeordnet ist.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die radiale Verzwängung des Luftfederbalges bzw. den gegebenen­ falls zwischen den Gehäuseteilen der Luftkammer auftreten­ den Knickwinkel dadurch zu vermindern, daß zwischen Zylinder und zylinderseitigem Gehäuseteil eine gewisse Knickbeweglichkeit ermöglicht wird, wobei das zylinder­ seitige Gehäuseteil durch den vom pneumatischen Druck in der Luftkammer straff gespannten Balg immer in eine mittlere Lage gedrängt wird und unerwünschte Auslenkungen des zylin­ derseitigen Gehäuseteiles ausgeschlossen werden können.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglichst es in vorteil­ hafter Weise, auch sogenannte einlagige Gummibälge zu verwenden, bei denen nur eine einzige Fadenlage mit in Längsrichtung verlaufenden Fäden vorgesehen ist. Derartige Bälge benötigen eine im wesentlichen als Außenzylinder ausgebildete innere Abrollfläche sowie eine davon radial beabstandete, im wesentlichen als Innenzylinderfläche ausgebildete äußere Abrollfläche, d. h. die Gehäuseteile der Luftkammer müssen einander mit entsprechend zylindri­ schen Teilen axial überlappen, so daß der Balg im Ringraum zwischen den zylindrischen Teilen untergebracht werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit taumelbeweg­ lichem zylinderseitigen Gehäuse läßt sich auch bei wünschenswert geringeren radialen Abständen zwischen den zylindrischen Abrollflächen eine Kollision dieser zylindri­ schen Teile auch dann sicher vermeiden, wenn das Teleskop­ organ größere Taumelbewegungen relativ zum kolbenseitigen Gehäuseteil ausführt.

Grundsätzlich kann eine solche Konstruktion auch für zwei­ lagige Bälge vorteilhaft sein.

Unabhängig von der Bauart der Luftfederbälge ist die Erfindung für Konstruktionen mit Außenführung des jewei­ ligen Balges also besonders geeignet.

Vorteilhaft ist weiterhin, daß sich die Taumelbeweglichkeit des zylinderseitigen Gehäuseteiles mit sehr einfachen Mitteln verwirklichen läßt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann am Zylinder des Teleskop­ organs ein flanschartiger Kragen angeordnet sein, auf dem das zylinderseitige Gehäuseteil unter Zwischenschaltung eines Ringteiles aus Elastomermaterial taumelbeweglich abgestützt ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann der flanschartige Kragen als Ringausschnitt einer Kugelfläche ausgebildet sein und das zylinderseitige Gehäuseteil eine im wesentlichen gegenbleiche ringförmige Kugelausschnitts­ fläche aufweisen, so daß der Ring aus Elastomermaterial zwischen einer Kugelaußenfläche und einer Kugelinnenfläche angeordnet ist und bei Taumelbewegungen des zylinderseitigen Gehäuseteiles im wesentlichen nur auf Schub (Scherung) beansprucht wird.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung vorteilhafter Ausführungsbeispiele verwiesen, die anhand der Zeichnung beschrieben werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 einen Axialschnitt einer ersten Ausführungsform eines Luftfederbeines, und zwar in einer Stellung, in der alle Gehäuseteile der Luftfederkammer gleichachsig zur Längsachse des Teleskoporgans ausgerichtet sind,

Fig. 2 die Einzelheit II in Fig. 1,

Fig. 3 eine gegenüber der Fig. 1 abgewandelten Stellung des Luftfederbeines, wobei die Längsachsen von Teleskoporgan und zylinderseitigem Gehäuseteil gegenüber der Längsachse des kolbenseitigen Gehäuseteiles verschwenkt sind,

Fig. 4 ein Schnittbild des zur taumelbeweglichen Lagerung des zylinderseitigen Gehäuseteiles dienenden Ringe s aus Elastomermaterial und

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausführungsform mit geringer Taumelbeweglichkeit des Luftfederge­ häuseteiles am Zylinder des Stoßdämpfers.

Das in Fig. 1 dargestellte Luftfederbein besitzt eine volumenveränderliche Luftkammer, die von einem fest an einem nicht dargestellten Fahrzeugaufbau oder Chassis angeordneten ersten Gehäuseteil 1, einem Abrollbalg 2 sowie einem zweiten Gehäuseteil 3 umschlossen wird, welches seinerseits am Zylinder eines Teleskopstoßdämpfers 4 taumelbeweglich gehaltert ist, dessen Kolbenstange an einem Boden des Gehäuses 1 bzw. am Chassis oder Aufbau des nicht dargestellten Fahrzeuges schwenkbar bzw. taumelbeweglich gehaltert ist, während das untere Ende des Zylinders des Teleskopstoßdämpfers 4 mit einer Fahrzeugachse bzw. Achsführungsteilen (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Gehäuseteile 1 und 3 überlappen einander in axialer Richtung mit im wesentlichen zylinderförmigen Abschnitten, welche als innere bzw. äußere Abrollflächen für den zwischen diesen Zylinderabschnitten angeordneten Balg 2 dienen. Im Falle eines Einfederhubes bewegt sich in Fig. 1 das Gehäuseteil 3 relativ zum Gehäuseteil 1 nach oben, wobei der Balg 2 um ein entsprechendes Maß von der Innen­ zylinderfläche des Gehäuseteiles 1 abgerollt und auf die Außenzylinderfläche des Gehäuseteiles 3 aufgerollt wird. Bei einem Auswärtshub gilt entsprechend Umgekehrtes.

Zur taumelbeweglichen Halterung des Gehäuseteiles 3 am Zylinder des Teleskopstoßdämpfers 4 ist an dessen Zylinder­ teil ein flanschartiger Kragen angeordnet, welcher die Form eines ringförmigen Kugelausschnittes hat, wobei die Kugel­ außenseite dem Gehäuseteil 3 zugewandt ist. Auf diesem Kragen 6 liegt ein Ring 5 aus Elastomermaterial, auf dem das Gehäuseteil 3 mit einem an ihm angeordneten Rand auf­ liegt, der ebenfalls die Form eines ringförmigen Kugel­ ausschnittes hat, wobei die Kugelinnenseite dem Kragen 6 zugewandt ist. Dementsprechend liegt der Ring 5 zwischen zwei zueinander konzentrischen Kugelflächen. Da der auf dem Ring 5 aufliegende Rand des Gehäuseteiles 3 einen Innendurchmesser aufweist, der größer ist als der Außen­ durchmesser des Zylinderteiles des Teleskopstoßdämpfers 4, kann das Gehäuseteil 3 relativ zum Teleskopstoßdämpfer 4 Taumelbewegungen ausführen, wie es die Fig. 3 beispielhaft zeigt. Solche Taumelbewegungen treten dann auf, wenn das untere Ende des Teleskopstoßdämpfers 4 derart seitwärts­ bewegt wird, daß die Längsachse des Stoßdämpfers 4 einen Winkel zur Mittelachse des Gehäuseteiles 1 bildet. In einem solchen Falle bildet die Mittelachse des Gehäuse­ teiles 3 einen Winkel α zur Längsachse des Teleskopstoß­ dämpfers 4. Dabei wird das obere Ende des Gehäuseteiles 3 durch den Balg 2, der vom Luftdruck in der Luftkammer mehr oder weniger straff gespannt wird, in eine mittlere Lage relativ zum Gehäuseteil 1 gedrängt.

Bei diesen Taumelbewegungen wird der Ring 5 aus Elastomer­ material im wesentlichen nur auf Schub (Scherung) beansprucht.

Die Dichtigkeit der Luftkammer am Ring 5 kann allein aufgrund der Preßkräfte gewährleistet werden, mit denen das Gehäuse­ teil 3 vom pneumatischen Druck der Luftkammer nach unten gedrängt wird. Das Maß dieser Preßkräfte wird einerseits durch die Querschnittsdifferenz der Gehäuseteile 1 und 3 im Bereich des Balges 2 und andererseits durch die Quer­ schnittsdifferenz zwischen dem oberen und dem unteren Ende des Gehäuseteiles 3 bestimmt.

Eine besonders gute Dichtigkeit kann gewährleistet werden, wenn der Ring 5 den aus Fig. 4 ersichtlichen Querschnitt hat und insbesondere das untere Ende des Gehäuses 3 innen­ seitig mit einer Lippe 5′ umgreift und/oder mit feinen Rippen 5′′ versehen ist.

Abweichend von der Darstellung in den Fig. 1 bis 4 können der flanschartige Kragen am Zylinderteil des Stoßdämpfers 4 und der auf dem Elastomerring 5 aufliegende Rand des Gehäu­ seteiles 3 auch konisch ausgeführt sein, wobei durch Wahl der Steilheit der Konizität sowie Bemessung der Härte (Shorehärte) des Elastomermaterials praktisch jede beliebige kardanische Steifigkeit des Gehäusesteiles 3 relativ zum Zylinder des Stoßdämpfers 4 erreichbar ist.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von der vorangehend beschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß der am Zylinder des Teleskopstoßdämpfers 4 angeordnete Kragen 6 als ebene Ringscheibe ausgebildet ist und der Ring 5 aus Elastomermaterial einerseits einen dicken ringscheibenförmigen Teil aufweist, der zwischen diesem Kragen 6 und einem zugewandten ähnlichen Kragen am Gehäuse­ teil 3 angeordnet ist, und andererseits mit einem zylindri­ schen Abschnitt einen Ringraum zwischen dem Außenumfang des Zylinders des Teleskopstoßdämpfers 4 und einem zylindri­ schen unteren Ende des Gehäuses 3 ausfüllt. Dadurch entsteht eine gegenüber Taumelbewegungen relativ feste, dichte und einfache Lagerung.

Bei dem Federbein der Fig. 5 ist ein konventioneller, zwei­ lagiger Balg 2 vorgesehen, welcher ohne radial äußere Führung am Gehäuseteil 1 angeordnet ist. Deshalb muß das Gehäuseteil 3 relativ starr am Zylinder des Stoßdämpfers 4 angeordnet sein.

Bei allen Ausführungsbeispielen kann durch Wahl der Härte sowie der Abmessungen des Ringes 5 oder auch durch die Form der am Ring anliegenden Teile, insbesondere durch eine von kugeliger Form abweichende, in Richtung konischer Form veränderte Ausgestaltung dieser Teile die Beweglichkeit des Gehäuseteiles 3 relativ zum Zylinder des Teleskopstoß­ dämpfers 4 eingestellt werden.

Claims (6)

1. Luftfederbein mit einem - vorzugsweise als Stoßdämpfer ausgebildeten - Teleskoporgan mit einem Zylinder sowie einem darin einschiebbaren Kolben und einer mit dem Teleskoporgan kombinierten, volumenveränderlichen Luftkammer, welche von einem mit dem Kolben taumelbeweglich verbundenen ersten Ge­ häuseteil, einem am Zylinder gehalterten zweiten Gehäuseteil sowie einem zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Balg um­ schlossen wird und das Teleskoporgan zumindest auf einem axialen Abschnitt im wesentlichen konzentrisch umschließt, wobei das eine Gehäuseteil im Vergleich zum anderen Gehäuse­ teil einen verminderten Durchmesser aufweist und bei Einfe­ derhüben axial in das andere Gehäuseteil einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderseitige Gehäuseteil (3) mit seinem balgfernen Ende am Zylinder des Teleskoporgans (4) taumelbeweglich ange­ ordnet ist.

2. Luftfederbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel des Zylinders des Teleskoporgans (4) ein flanschartiger Kragen (6) angeordnet ist, der über ein Ringteil (5) aus Elastomermaterial mit einem flanschartigen Ringbereich am zylinderseitigen Gehäuseteil (3) taumelbeweg­ lich verbunden ist.

3. Luftfederbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (6) mit einem ringförmigen Ausschnitt einer Kugelaußenfläche dem Ringteil (5) zugewandt ist und das zylin­ derseitige Gehäuseteil (3) auf dem Ringteil (5) mit einem ringförmigen Rand aufliegt, der einen Ausschnitt einer zur Kugelfläche des Kragens (6) konzentrischen Kugel­ innenfläche bildet.

4. Luftfederbein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kragen (6) mit einer kegeligen Außenfläche dem Ringteil (5) zugewandt ist und das zylinderseitige Gehäuse­ teil (3) auf dem Ringteil (5) mit einem kegeligen Rand aufliegt.

5. Luftfederbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (5) aus Elastomermaterial zwischen zwei ebenen Flanschflächen am Zylinder des Teleskoporgans (4) und am zylinderseitigen Gehäuseteil (3) und/oder in einem ringförmigen Abstandsraum zwischen der zylindrischen Außenfläche des Zylinders des Teleskoporgans (4) und einer zylindrischen Innenumfangsfläche am zylinderseitigen Gehäuseteil (3) angeordnet ist.

6. Luftfederbein nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseteile (1, 3) einander mit Zylinderabschnitten axial überlappen und der im Ringraum zwischen den Zylinder­ abschnitten angeordnete Rollbalg (2) auf der Außenseite des radial inneren Zylinderabschnittes sowie der Innenseite des radial äußeren Zylinderabschnittes abrollbar gestützt ist.