DE19508980C2 - Luftfederbein - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederbein gemäß dem Anspruch 1 oder 2.

Die DE 34 45 984 A1 zeigt ein Luftfederbein mit einem als Stoßdämpfer ausgebildeten Teleskoporgan mit einem Zylinder sowie einem darin einschiebbaren Kolben und einer mit dem Teleskoporgan kombinierten, volumenveränderlichen Luftkam­ mer, welche von einem mit dem Kolben taumelbeweglich verbun­ denen ersten Gehäuseteil, einem am Zylinder gehalterten zweiten Gehäuseteil sowie einem zwischen den Gehäuseteilen angeordneten Balg umschlossen wird und das Teleskoporgan auf einem axialen Abschnitt im wesentlichen konzentrisch um­ schließt, wobei das eine Gehäuseteil im Vergleich zum ande­ ren Gehäuseteil einen verminderten Durchmesser aufweist und bei Einfederhüben axial in das andere Gehäuseteil einschieb­ bar ist.

Das mit dem Kolben bzw. seiner Kolbenstange taumelbeweglich verbundene Gehäuseteil wird gemäß der DE 34 45 984 A1 bei Fahrzeugfedern fest am Chassis bzw. Fahrzeugaufbau angeord­ net, so daß zwischen diesem Gehäuseteil und dem Teleskoporgan bei Federungshüben mehr oder weniger große Taumelbewegungen auftreten können, wenn das zwischen Chassis bzw. Aufbau und Achse bzw. Rad gehalterte Teleskoporgan bei Federungshüben Schwenkbewegungen relativ zum Chassis bzw. Fahrzeugaufbau ausführt. Bei derartigen Schwenkbewegungen müssen die Bälge eine größere Beweglichkeit der Gehäuseteile in Radialrichtung relativ zueinander 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 aufrechter­ halten zu können, ist das mit dem unten angeordneten Zylin­ der des Teleskopstoßdämpfers gekoppelte untere Gehäuseteil mit dem Zylinder unter Zwischenschaltung einer gummielasti­ schen Schubfederanordnung seitennachgiebig verbunden, d. h. das untere Gehäuseteil der Luftfederkammer kann sich quer zur Achse des Teleskopstoßdämpfers verlagern.

Die nicht vorveröffentlichte, jedoch auf einer älteren Pa­ tentanmeldung beruhende DE 195 08 854 A1 zeigt ein Luftfe­ derbein, welches sich vom Luftfederbein der DE 34 45 984 A1 vor allem dadurch unterscheidet, daß das am Zylinder des Teleskopstoßdämpfers gehalterte Gehäuseteil den Zylinder mit radialem Abstand umschließt und axial mit seinem balgfernen Ende auf einer Ringdichtung abgestützt ist, die ihrerseits auf einem fest am Zylinder des Teleskopstoßdämpfers angeord­ neten Flansch angeordnet ist.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Luftfederbeine der ein­ gangs angegebenen Art mit verbesserter Konstruktion zu schaffen und dabei eine besonders gute Dichtigkeit zwischen dem Zylinder des Teleskoporgans und dem daran gehalteten Ge­ häuseteil der Luftkammer zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gelöst.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedan­ ken, die radiale Verzwängung des Luftfederbalges bzw. den gegebenenfalls zwischen den Gehäuseteilen der Luftkammer auftretenden Knickwinkel dadurch zu ver­ mindern, daß zwischen Zylinder und zylinderseitigem Gehäuseteil eine gewisse Knickbeweglichkeit ermög­ licht wird, wobei das zylinderseitige Gehäuseteil durch den vom pneumatischen Druck in der Luftkammer straff gespannten Balg immer in eine mittlere Lage ge­ drängt wird und unerwünschte Auslenkungen des zylin­ derseitigen Gehäuseteiles ausgeschlossen werden kön­ nen.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht es in vorteilhafter Weise, auch sogenannte einlagige Gum­ mibälge zu verwenden, bei denen nur eine einzige Fa­ denlage mit in Längsrichtung verlaufenden Fäden vor­ gesehen ist. Derartige Bälge benötigen eine im wesentli­ chen als Außenzylinder ausgebildete innere Abrollflä­ che sowie eine davon radial beabstandete, im wesentli­ chen als Innenzylinderfläche ausgebildete äußere Ab­ rollfläche, d. h. die Gehäuseteile der Luftkammer müs­ sen einander mit entsprechend zylindrischen Teilen axial überlappen, so daß der Balg im Ringraum zwi­ schen den zylindrischen Teilen untergebracht werden kann. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit tau­ melbeweglichem zylinderseitigen Gehäuse läßt sich auch bei wünschenswert geringeren radialen Abständen zwischen den zylindrischen Abrollflächen eine Kollision dieser zylindrischen Teile auch dann sicher vermeiden, wenn das Teleskoporgan größere Taumelbewegungen relativ zum kolbenseitigen Gehäuseteil ausführt.

Grundsätzlich kann eine solche Konstruktion auch für zweilagige Bälge vorteilhaft sein.

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

Vorteilhaft ist weiterhin, daß sich die Taumelbeweg­ lichkeit des zylinderseitigen Gehäuseteiles mit sehr ein­ fachen Mitteln verwirklichen läßt. Gemäß einer vorteil­ haften Ausführungsform der Erfindung kann am Zylin­ der des Teleskoporgans ein flanschartiger Kragen ange­ ordnet sein, auf dem das zylinderseitige Gehäuseteil un­ ter Zwischenschaltung eines Ringteiles aus Elastomer­ material taumelbeweglich abgestützt ist.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungs­ form kann der flanschartige Kragen als Ringausschnitt einer Kugelfläche ausgebildet sein und das zylinderseiti­ ge Gehäuseteil eine im wesentlichen gegenbleiche ring­ förmige Kugelausschnittsfläche aufweisen, so daß der Ring aus Elastomermaterial zwischen einer Kugelau­ ßenfläche und einer Kugelinnenfläche angeordnet ist und bei Taumelbewegungen des zylinderseitigen Ge­ häuseteiles im wesentlichen nur auf Schub (Scherung) beansprucht wird.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgen­ de Erläuterung vorteilhafter Ausführungsbeispiele ver­ wiesen, die anhand der Zeichnung beschrieben werden.

Dabei zeigt

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

Fig. 2 die Einzelheit II in Fig. 1,

Fig. 3 eine gegenüber der Fig, 1 abgewandelten Stel­ lung des Luftfederbeines, wobei die Längsachsen von Teleskoporgan und zylinderseitigem Gehäuseteil ge­ genüber der Längsachse des kolbenseitigen Gehäuse­ teiles verschwenkt sind,

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

Fig. 5 eine gegenüber Fig. 1 abgewandelte Ausfüh­ rungsform mit geringer Taumelbeweglichkeit des Luft­ federgehäuseteiles 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 Ab­ rollbalg 2 sowie einem zweiten Gehäuseteil 3 umschlos­ sen wird, welches seinerseits am Zylinder eines Tele­ skopstoßdämpfers 4 taumelbeweglich gehaltert ist des­ sen Kolbenstange an einem Boden des Gehäuses 1 bzw. am Chassis oder Aufbau des nicht dargestellten Fahr­ zeuges schwenkbar bzw. taumelbeweglich gehaltert ist, während das untere Ende des Zylinders des Teleskop­ stoßdämpfers 4 mit einer Fahrzeugachse bzw. Achsfüh­ rungsteilen (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Gehäu­ seteile 1 und 3 überlappen einander in axialer Richtung mit im wesentlichen zylinderförmigen Abschnitten, wel­ che als innere bzw. äußere Abrollflächen für den zwi­ schen 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 Innenzylinderfläche des Gehäuseteiles 1 abgerollt und auf die Außenzylinderfläche des Gehäuseteiles 3 aufgerollt wird. Bei einem Auswärtshub gilt entspre­ chend Umgekehrtes.

Zur taumelbeweglichen Halterung des Gehäuseteiles 3 am Zylinder des Teleskopstoßdämpfers 4 ist an dessen Zylinderteil ein flanschartiger Kragen angeordnet, wel­ cher die Form eines ringförmigen Kugelausschnittes hat, wobei die Kugelaußenseite dem Gehäuseteil 3 zu­ gewandt ist. Auf diesem Kragen 6 liegt ein Ring 5 aus Elastomermaterial, auf dem das Gehäuseteil 3 mit einem an ihm angeordneten Rand aufliegt, der ebenfalls die Form eines ringförmigen Kugelausschnittes hat, wobei die Kugelinnenseite dem Kragen 6 zugewandt ist. Dem­ entsprechend liegt der Ring 5 zwischen zwei zueinander konzentrischen Kugelflächen. Da der auf dem Ring 5 aufliegende Rand des Gehäuseteiles 3 einen Innen­ durchmesser aufweist, der größer ist als der Außen­ durchmesser des Zylinderteiles des Teleskopstoßdämp­ fers 4, kann das Gehäuseteil 3 relativ zum Teleskopstoß­ dämpfer 4 Taumelbewegungen ausführen, wie es die Fig. 3 beispielhaft zeigt. Solche Taumelbewegungen treten dann auf, wenn das untere Ende des Teleskop­ stoßdämpfers 4 derart seitwärtsbewegt wird, daß die Längsachse des Stoßdämpfers 4 einen Winkel zur Mit­ telachse des Gehäuseteiles 1 bildet. In einem solchen Falle bildet die Mittelachse des Gehäuseteiles 3 einen Winkel α zur Längsachse des Teleskopstoßdämpfers 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 Elastomermaterial im wesentlichen nur auf Schub (Scherung) beansprucht.

Die Dichtigkeit der Luftkammer am Ring 5 kann al­ lein aufgrund der Preßkräfte gewährleistet werden, mit denen das Gehäuseteil 3 vom pneumatischen Druck der Luftkammer nach unten gedrängt wird. Das Maß dieser Preßkräfte wird einerseits durch die Querschnittsdiffe­ renz der Gehäuseteile 1 und 3 im Bereich des Balges 2 und andererseits durch die Querschnittsdifferenz zwi­ schen dem oberen und dem unteren Ende des Gehäuse­ teiles 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 innenseitig 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 auflie­ gende Rand des Gehäuseteiles 3 auch konisch ausge­ führt sein, wobei durch Wahl der Steilheit der Konizität sowie Bemessung der Härte (Shorehärte) des Elasto­ mermaterials praktisch jede beliebige kardanische Stei­ figkeit 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 Tele­ skopstoßdämpfers 4 angeordnete Kragen 6 als ebene Ringscheibe ausgebildet ist und der Ring 5 aus Elasto­ mermaterial einerseits einen dicken ringscheibenförmi­ gen Teil aufweist, der zwischen diesem Kragen 6 und einem zugewandten ähnlichen Kragen am Gehäuseteil 3 angeordnet ist, und andererseits mit einem zylindri­ schen Abschnitt einen Ringraum zwischen dem Außen­ umfang des Zylinders des Teleskopstoßdämpfers 4 und einem zylindrischen unteren Ende des Gehäuses 3 aus­ füllt. Dadurch entsteht eine gegenüber Taumelbewe­ gungen relativ feste, dichte und einfache Lagerung.

Bei dem Federbein der Fig. 5 ist ein konventioneller, zweilagiger Balg 2 vorgesehen, welcher ohne radial äu­ ßere 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, insbe­ sondere durch eine von kugeliger Form abweichende, in Richtung konischer Form verändere Ausgestaltung dieser Teile die Beweglichkeit des Gehäuseteiles 3 rela­ tiv zum Zylinder des Teleskopstoßdämpfers 4 einge­ stellt werden.

Claims (4)

1. Luftfederbein mit einem - vorzugsweise als Stoßdämpfer ausgebildeten - Teleskoporgan mit einem Zylinder (4) sowie einem darin einschiebbaren Kolben und einer mit dem Teles­ koporgan kombinierten, volumenveränderlichen Luftkammer, welche von einem mit dem Kolben taumelbeweglich verbundenen kolbenseitigen Gehäuseteil (1), einem am Zylinder (4) gehal­ terten zylinderseitigen Gehäuseteil (3) sowie einem zwischen den Gehäuseteilen (1, 3) angeordneten Rollbalg (2) umschlossen wird und das Teleskoporgan auf einem axialen Abschnitt im wesentlichen konzentrisch umschließt, wobei das eine Gehäu­ seteil (3) im Vergleich zum anderen Gehäuseteil (1) einen verminderten Durchmesser aufweist und bei Einfederhüben axial in das andere Gehäuseteil (1) einschiebbar ist, und wobei am Mantel des Zylinders (4) des Teleskoporgans ein flanschartiger Kragen (6) vorgesehen ist, auf dem das zylin­ derseitige Gehäuseteil (3) mit einem an seinem balgfernen Ende ausgebildeten flanschartigen Ringbereich unter Zwischenschaltung eines Ringteiles (5) aus Elastomermaterial taumelbeweglich abgestützt ist, wobei
der Kragen (6) dem Ringteil (5) mit einem ringförmigen Ausschnitt einer Kugelaußenfläche zugewandt ist und das zy­ linderseitige Gehäuseteil (3) auf dem Ringteil (5) mit einem Rand aufliegt, der eine zur Kugelaußenfläche konzentrische ringförmige Kugelinnenfläche bildet, oder
der Kragen (6) dem Ringteil (5) mit einer kegeligen Au­ ßenfläche zugewandt ist und das zylinderseitige Gehäuseteil (3) auf dem Ringteil (5) mit einem entsprechend kegeligen Rand aufliegt.

2. Luftfederbein mit einem - vorzugsweise als Stoßdämpfer ausgebildeten - Teleskoporgan mit einem Zylinder (4) sowie einem darin einschiebbaren Kolben und einer mit dem Teles­ koporgan kombinierten, volumenveränderlichen Luftkammer, welche von einem mit dem Kolben taumelbeweglich verbundenen kolbenseitigen Gehäuseteil (1), einem am Zylinder (4) gehal­ terten zylinderseitigen Gehäuseteil (3) sowie einem zwischen den Gehäuseteilen (1, 3) angeordneten Rollbalg (2) umschlossen wird und das Teleskoporgan auf einem axialen Abschnitt im wesentlichen konzentrisch umschließt, wobei das eine Gehäu­ seteil (3) im Vergleich zum anderen Gehäuseteil (1) einen verminderten Durchmesser aufweist und bei Einfederhüben axial in das andere Gehäuseteil (1) einschiebbar ist, und wobei am balgfernen Ende des Mantels des Zylinders (4) des Teleskoporgans ein flanschartiger Kragen (6) vorgesehen ist, auf dem das zylin­ derseitige Gehäuseteil (3) mit einem an seinem balgfernen Ende ausgebildeten flanschartigen Ringbereich unter Zwischenschaltung eines Ringteiles (5) aus Elastomermaterial taumelbeweglich abgestützt ist, wobei das Ringteil (5) zwischen zwei ebenen Ringscheiben am Zylinder (4) des Teleskoporgans und am zylinderseitigen Ge­ häuseteil (3) und in einem ringförmigen Abstandsraum zwischen der zylindrischen Außenfläche des Zylinders (4) des Te­ leskoporgans und einer zylindrischen Innenumfangsfläche am zylinderseitigen Gehäuseteil (3) angeordnet ist.

3. Luftfederbein nach Anspruch 1, 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.

4. Luftfederbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringteil (5) das zugewandte Ende des zylinderseiti­ gen Gehäuses (3) innenseitig mit einer Lippe (5') umgreift und/oder an seinen dem zylinderseitigen Kragen (6) und dem Rand des zylinderseitigen Gehäuseteiles (3) zugewandten Sei­ ten mit feinen Rippen (5") versehen ist.