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Die Neuerung betrifft einen Abrollkolben für einen Luftfederrollbalg, wobei Luftfederrollbalg und Abrollkolben zwischen einer gefederten oder einer ungefederten Masse angeordnet sind, insbesondere zwischen Karosserie und Fahrwerk eines Fahrzeuges, und über entsprechende Anschlussteile mit den Massen verbunden sind, wobei der Abrollkolben aus mindestens zwei Teilen besteht und einen im Wesentlichen zylindrischen Kolbenkörper und mindestens ein mit dem Kolbenkörper verbundenes Kolbenoberteil aufweist zur Anlage und zum luftdichten Anschluss des Luftfederrollbalgs an den Abrollkolben.
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Im Stand der Technik sind verschiedene Arten solcher Abrollkolben bekannt. Einerseits existieren relativ schwere Abrollkolben aus Stahlblech mit voll nutzbarem Innenvolumen, die mit den entsprechenden Anschlussteilen verschraubt oder verschweißt werden, wobei auch Steckverbindungen mit den Anschlussteilen existieren. Der Abrollkolben aus Stahlblech wird als Tiefziehteil mit Konus-Dichtsitz für die Balgaufnahme hergestellt ist dementsprechend schwer und in der Herstellung teuer.
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Andererseits existieren relativ leichte einteilige Kunststoffkolben mit nicht oder nur teilweise genutztem Innenvolumen und angeformten oder eingelassenen Befestigungsteilen aus Metall, mit denen eine Verbindung mit den Anschlussteilen realisiert werden kann. Einen solchen Kunststoffkolben offenbart die
EP 1 862 335 B1 . Beschrieben ist hier ein Luftfederkolben, der aus einem becherförmigen Teil und einem Abdeckteil besteht, welche im Bereich ihrer Wandungen stumpf verschweißt werden. Das becherförmige Teil weist dabei eine Grundwand mit einer knopfartigen Verstärkung auf, in der ein metallischer Schraubbolzen zur Verbindung mit einem Anschlussteil der Fahrzeugachse vorgesehen ist.
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Nachteilig hierbei ist hierbei die relativ aufwendige Herstellung aus mehreren Materialien und das Einschmelzen des Schraubbolzens.
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Die
DE 10 2007 035 640 A1 offenbart einen als Hohlkörper ausgebildeten Tauchkolben für eine Luftfeder, der aus zwei luftdicht miteinander verbundenen Teilen besteht, nämlich aus einem topfförmigen Unterteil mit Boden und Mantel und aus einem Oberteil. Auch hier ist eine Befestigungsaufnahme für eine Schraube/einen Schraubbolzen vorgesehen, der den Kolben mit dem jeweiligen Anschlussteil verbindet.
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Die
DE 101 49 057 A1 offenbart einen mehrteiligen Tauchkolben als Abrollkolben, dessen Einbauhöhe durch Einlage oder Austausch von Teilen des Kolbenkörpers variiert werden kann.
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Auch die
EP 160 371 A1 offenbart einen aus mehreren konzentrischen Teilen aufgebauten hohlen Abrollkolben, dessen Innenvolumen jedoch nicht mit dem Innenvolumen des Luftfederbalges in Verbindung steht.
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Alle bekannten Abrollkolben erfordern einen erheblichen Energieaufwand bei ihrer Herstellung, zeigen ein relativ hohes Gewicht sowie insbesondere eine schlechte bzw. nicht vorhandene Eignung für die Wiederverwendung durch Recycling.
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Der Neuerung lag die Aufgabe zu Grunde einen leichten und einfach herzustellenden Abrollkolbenkolben bereit zu stellen, der nach seinem Einsatz für ein Recycling bzw. für einer Wiederverwertung seiner Einzelteile geeignet ist.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.
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Dabei besteht der Kolbenkörper aus einem Werkstoff, der eine andere, insbesondere geringere Festigkeit aufweist als die Werkstoffe der übrigen Kolbenteile. Vorteilhafterweise weist der Kolbenkörper nachwachsende Rohstoffe auf oder besteht daraus. Der Kolbenkörper kann dabei auch bereits aus Recyclingmaterialien hergestellt sein.
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Während Kolben aus Stahl aufwendig umgeformt und geschweißt müssen oder Kolben aus Kunststoff mit hohem Wärmeaufwand spritzgegossen werden, können mit der neuerungsgemäßen Ausbildung Kolben hergestellt werden, die in einem bestimmten Bereich, nämlich im Kolbenkörper, nur die Bauteilfestigkeit aufweisen, die dort für einen sicheren Betrieb erforderlich ist. Die Kolben sind leichter, mit weniger Energieaufwand hergestellt und können zudem im Sinne einer nachhaltigen Wirtschaft nachwachsende Rohstoffen, wie z.B. wie z. B. Holz oder Holzfasern enthalten oder auch ganz aus diesen Werkstoffen hergestellt sein. So kann der Kolben beispielsweise aus holzgefülltem Polymerwerkstoff bestehen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Werkstoff des Kolbenkörpers Leichtbauwerkstoffe oder faserverstärkten Kunststoffen aufweist oder daraus besteht. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Gewichtseinsparung, welche beim Einsatz von Luftfedersystemen mit den neuerungsgemäßen Kolben in Fahrzeugen wiederum zur Energieeinsparung durch reduzierten Treibstoffverbrauch führt.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Werkstoff des Kolbenkörpers Recycling-Werkstoffe aufweist oder daraus besteht. Hier werden noch vorhandene Wertstoffe sinnvoll genutzt und bilden die Grundlage für neue Produkte, ohne ein Übermaß an Ressourcen zu beanspruchen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die übrigen mit dem Kolbenkörper verbundenen Kolbenteile, insbesondere nämlich die hoch belasteten Kolbenteile, aus Stahl oder Aluminium bestehen. Bei einem Kolben führt die Verwendung eines Kolbenkörpers oder Mittenteils aus einem Werkstoff geringerer Festigkeit, z.B. Holz, dazu, das trotz höherer Wandstärke ein Gewichtsvorteil entsteht. Alternativ lassen sich auch Hochleistungswerkstoffe wie Glasfaser Polyester oder Kohlefaser-Epoxy verwenden, die besonders hohe Gewichtseinsparpotentiale bieten. Die anderen Teile des Kolbens, also etwa das Kolbenoberteil, welches höheren Belastungen ausgesetzt ist, wird dabei aus einem festeren Werkstoff gefertigt, wobei sich Stahl, Aluminium oder hochwertiger Kunststoff (PA 6.6 GF35 ... 50) anbieten. Das Unterteil wird analog zum Oberteil ebenfalls aus höherwertigen Werkstoffen gefertigt. Durch die Kombination der Werkstoffe lässt sich der Kolben bei minimalen Kosten anpassen an ein minimales Gewicht und beste Umweltverträglichkeit.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Kolbenkörper als Hohlzylinder ausgebildet ist, dessen Innenraum mit dem Innenraum der Luftfeder in Verbindung steht, wobei der Abrollkolben ein mit dem Kolbenkörper luftdicht verbundenes und als Deckel ausgebildetes Kolbenoberteil aufweist, welches einen Durchgang vom hohlzylindrischen Kolbenkörper zum Luftfederinnenraum bereitstellt.
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Diese wie auch eine weitere vorteilhafte Ausbildung, die darin besteht, dass Kolbenkörper rohrförmig ausgebildet und luftdicht mit einem topfförmigen und den Kolbenkörper abschließenden Kolbenunterteil verbunden ist, welches als Anschlussteil insbesondere an das Fahrwerk ausgebildet ist führen dazu, dass auf eine erhöhte Funktionalität der Kolben nicht verzichtet werden muss. Damit entsteht nämlich ein sehr leichter mehrteiliger Kolben, dessen Inneres durch die luftdichte Verbindung von Oberteil und Unterteil zum nutzbaren Volumen gehört und der der überaus einfach zu montieren und herzustellen ist. Durch das vergrößerte Volumen kann die Federsteifigkeit in großen Bereichen beinflussbar/verstellbar gehalten werden.
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Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Verbindung zwischen Kolbenkörper und den verbundenen Kolbenteile kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig erfolgt. Mit solchen Verbindungen können auf die jeweiligen Werkstoffpaarungen angepasste Verbindungstechniken genutzt werden, wie in den Ausführungsbeispielen beschrieben.
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Aufgrund der erreichbaren Leichtbaukonstruktion lässt sich der erfindungsgemäße Abrollkolben besonders vorteilhaft bei einer Luftfedereinrichtung für ein Fahrzeug verwenden.
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Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen in Form von Prinzipskizzen
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1 einen neuerungsgemäßen Abrollkolben, der aus drei Teilen besteht
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2 einen neuerungsgemäßen Abrollkolben mit einem Kolbenkörper aus Holz und Kolbenoberteil und Kolbenunterteil aus Stahl
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3 einen neuerungsgemäßen Abrollkolben mit einem Kolbenkörper aus Holz und Kolbenoberteil und Kolbenunterteil aus Kunststoff
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4 einen neuerungsgemäßen Abrollkolben mit einem massiven Kolbenkörper aus Holz
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5 einen neuerungsgemäßen Abrollkolben mit einem hohlen und unten geschlossenen Kolbenkörper aus Holz
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6 eine Schnappverbindung eines hohlen Kolbenkörpers aus Holz mit einem Kolbenoberteil
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7 eine Klemmverbindung eines hohlen Kolbenkörpers aus Holz mit weiteren Kolbenteilen
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8 weitere Ausführungen einer Verbindung eines hohlen Kolbenkörpers mit Kolbenteilen
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1 zeigt einen neuerungsgemäßen Abrollkolben 1, der aus mindestens zwei Teilen besteht, nämlich hier aus drei Teilen besteht und einen zylindrischen Kolbenkörper 2, ein mit dem Kolbenkörper 2 verbundenes Kolbenoberteil 3 und ein mit dem Kolbenkörper 2 verbundenes Kolbenunterteil 4 aufweist. Das Kolbenoberteil 3 dient zur Anlage und zum luftdichten Anschluss des Luftfederrollbalgs an den Abrollkolben. Der Kolbenkörper 2 besteht aus einem Werkstoff, der eine geringere Festigkeit aufweist als das Kolbenoberteil 3 und das Kolbenunterteil 4.
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Der Werkstoff des Kolbenkörpers besteht hier aus einem Holzfaserverbundmaterial, also etwa aufgebaut wie eine Holzfaserplatte. Kolbenoberteil 3 und Kolbenunterteil 4 bestehen aus Aluminium.
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2 zeigt einen neuerungsgemäßen Abrollkolben 5, bei dem der Kolbenkörper 6 aus Holz besteht und Kolbenoberteil 7 und Kolbenunterteil 8 aus Stahl. Das Kolbenunterteil 8 weist über einer entsprechenden Ausnehmung einen luftdicht eingeschweißten und mit Innengewinde versehenen rohrförmigen Stutzen 9 auf, so dass eine Verschraubung mit dem Fahrwerk erfolgen kann. Der Kolbenkörper 6 ist als Hohlzylinder ausgebildet, dessen Innenraum mit dem Innenraum der hier nicht näher dargestellten Luftfeder in Verbindung steht.
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3 zeigt einen neuerungsgemäßen Abrollkolben 10, bei dem der Kolbenkörper 11 aus Holz besteht und Kolbenoberteil 12 und Kolbenunterteil 13 aus Kunststoff. Das Kolbenunterteil 13 weist einen angeformten und mit Innengewinde versehenen rohrförmigen Stutzen 14 auf, so dass eine Verschraubung mit dem Fahrwerk erfolgen kann. Der Kolbenkörper 11 ist auch hier als Hohlzylinder ausgebildet, dessen Innenraum mit dem Innenraum der hier nicht näher dargestellten Luftfeder in Verbindung steht.
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4 zeigt einen neuerungsgemäßen Abrollkolben 15, bei dem der massive Kolbenkörper 16 aus Holz besteht und im oberen Kolbenbereich lediglich ein Anschlussstück 17 aus Stahl als Kolbenoberteil für die Aufnahme des hier nicht näher dargestellten Luftfederrollbalgs eingetrieben bzw. eingepresst ist. Der Kolbenkörper 16 weist unten eine Bohrung 18 auf, so dass auch hier eine Verbindung mit dem Fahrwerk erfolgen kann.
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5 zeigt einen neuerungsgemäßen Abrollkolben 19 bei dem der hohle Kolbenkörper 20 aus Holz besteht und sowohl ein eingetriebenes/eingepresstes Kolbenoberteil 21 aus Stahl für die Aufnahme des hier nicht näher dargestellten Luftfederrollbalgs als auch ein eingetriebenes/eingepresstes Kolbenunterteil 22 aus Stahl aufweist. Das Kolbenunterteil 22 weist wieder einen angeformten und mit Innengewinde versehenen rohrförmigen Stutzen 23 auf, so dass eine Verschraubung mit dem Fahrwerk erfolgen kann. 5 zeigt rechts noch einmal in einer vergrößerten Darstellung den Querschnitt des in den Holzkörper eingetriebenen Kolbenoberteils 21 aus Stahl.
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Bei den Abrollkolben in 1 bis 5 besteht der Werkstoff des Kolbenkörpers also aus Recycling-Material.
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6 bis 8 zeigen unterschiedliche Ausführung der Verbindung zwischen Kolbenkörper und den verbundenen Kolbenteile in Form von kraftschlüssigen, formschlüssigen oder stoffschlüssigen Verbindungen.
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6 zeigt eine Verbindung eines hohlen Kolbenkörpers 24 aus Holz mit einem Kolbenoberteil 25, 26 aus Metall über zwei unterschiedliche Ausführungen 27, 28 einer Schnappverbindung. Im rechten Teil der 6 ist auch eine Verbindungsmöglichkeit des Luftfederbalgs 29 mit dem Kolbenoberteil 26 über einen Klemmring 30 dargestellt.
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7 zeigt Klemmverbindungen eines hohlen Kolbenkörpers 31 aus Holz mit einem Kolbenoberteil 32 aus Metall und einem Kolbenunterteil 33 aus Kunststoff. Das Kolbenunterteil 33 ist wiederum mit einer Schnappverbindung mit der Karosserie- oder Fahrwerksplatte 34 aus Metall verbunden.
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8 zeigt ein Schnapp- und Pressverbindungen eines hohlen Kolbenkörpers 35 aus Holz mit einem Kolbenoberteil 36 aus Metall und eine formschlüssige und mit zusätzlicher Klebung versehenen Verbindung eines Kolbenunterteils 37 aus Kunststoff, welches den unteren Teil des Kolbenkörpers topfförmig umfasst. Das Kolbenunterteil 37 ist wiederum mit einer Schnappverbindung mit der Karosserie- oder Fahrwerksplatte 38 aus Metall verbunden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abrollkolben
- 2
- Kolbenkörper
- 3
- Kolbenoberteil
- 4
- Kolbenunterteil
- 5
- Abrollkolben
- 6
- Kolbenkörper
- 7
- Kolbenoberteil
- 8
- Kolbenunterteil
- 9
- Rohrförmiger Stutzen
- 10
- Abrollkolben
- 11
- Kolbenkörper
- 12
- Kolbenoberteil
- 13
- Kolbenunterteil
- 14
- Rohrförmiger Stutzen
- 15
- Abrollkolben
- 16
- Kolbenkörper
- 17
- Anschlußstück
- 18
- Bohrung
- 19
- Abrollkolben
- 20
- Kolbenkörper
- 21
- Kolbenoberteil
- 22
- Kolbenunterteil
- 23
- Rohrförmiger Stutzen
- 24
- Kolbenkörper
- 25
- Kolbenoberteil
- 26
- Kolbenoberteil
- 27
- Schnappverbindung
- 28
- Schnappverbindung
- 29
- Luftfederbalg
- 30
- Klemmring
- 31
- Kolbenkörper
- 32
- Kolbenoberteil
- 33
- Kolbenunterteil
- 34
- Fahrwerksplatte
- 35
- Kolbenkörper
- 36
- Kolbenoberteil
- 37
- Kolbenunterteil
- 38
- Fahrwerksplatte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 1862335 B1 [0003]
- DE 102007035640 A1 [0005]
- DE 10149057 A1 [0006]
- EP 160371 A1 [0007]
