DE4304961A1 - Luftfedermodul für einen Schwingungsdämpfer und Verfahren zur Montage des Luftfedermoduls - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.

Aus der DE-OS 21 03 152 ist eine Luftfeder in Verbindung mit einem Schwingungsdämpfer bekannt, bei dem ein Rollbalg mit dem Schwingungsdämpfer über ein Bandspannelement verbunden ist. Zur axialen Sicherung und/oder zur Reduzierung des radialen Bauraumbedarfs für das Bandspannelement ist das Schwingungs­ dämpferaußenrohr mit einer umlaufenden Sicke versehen, zwi­ schen der das Bandspannelement und der Rollbalg befestigt wird. Der Nachteil dieser Lösung ist u. a. darin zu sehen, daß das Schwingungsdämpferaußenrohr für den Einzelfall angefertigt werden muß. Die Anzahl der Kraftfahrzeuge mit einer Luftfede­ rung ist aber vergleichsweise klein, wobei man auch berück­ sichtigen muß, daß häufig für jeden Fahrzeugtyp ein eigener Dämpfer benötigt wird. Entsprechend ist die Lösung der DE-OS 21 03 152 nicht kleinserientauglich hinsichtlich der Ferti­ gungskosten.

Die DE-PS 31 16 466 beschreibt ein Verfahren zur Montage eines Rollbalges mit einem Schwingungsdämpfer. Vorteilhafterweise kann zwar ein Serienschwingungsdämpfer ohne Veränderungen des Schwingungsdämpferaußenrohres verwendet werden, doch ist das Montageverfahren recht kompliziert. Besonders nachteilig hin­ sichtlich der Fertigungssicherheit ist zu bewerten, daß die Schweißverbindung zwischen dem Behälter und der Kolbenstange eine Stützfunktion für den Behälter und gleichzeitig eine Dichtfunktion für die Luftfeder übernehmen muß. Zu dem ergeben sich noch erhebliche Lackierprobleme, da der Schwingungsdämp­ fer erst im endmontierten Zustand mit Korrosionsschutzmittel versehen wird.

Diese Ausführungsform und das Montageverfahren lassen auch keine Nachrüstung eines bereits vorhandenen Schwingungsdämp­ fers mit einer Luftfeder in einer Werkstatt zu. Es darf auch nicht der erhebliche Demontageaufwand für die Trennung der Luftfeder vom Schwingungsdämpfer im Falle der Altteilentsorgung unterschätzt werden.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preisgünstige Luftfeder für einen Schwingungsdämpfer zu verwirklichen, der ein sickenfreies Schwingungsdämpferaußenrohr besitzt, wobei der Montageaufwand gering sein muß und die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch den Patentanspruch 1 gelöst.

Durch die Ausnutzung des Systemdrucks in Verbindung mit dem Abschließteil und dem Verschlußstück, die sich jeweils ab­ stützen, kann vorteilhafterweise auf ein Bandspannelement zwischen dem Schwingungsdämpferaußenrohr und dem Rollbalg verzichtet werden. Bei einem Schwingungsdämpfer, der ein Stiftgelenk oder ein verschraubtes Anschlußorgan aufweist, kann sogar eine Nachrüstung eines konventionellen Schwin­ gungsdämpfers mit einer Luftfeder durchgeführt werden. Eine Schweißnaht, die gegenüber dem Systemdruck der Luftfeder eine Dichtfunktion besitzen muß, wurde umgangen, indem das Abschließteil in Wirkverbindung mit einer Dichtung steht.

Es ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Verschlußstück von einem Topf gebildet wird, der aus einem Hülsenteil und einem mit einer Öffnung versehenen Boden besteht, wobei der Durchmesser der Öffnung größer ist als der Kolbenstangen­ durchmesser. Der Boden stellt die axiale Stützfläche für das Verschlußstück auf dem Schwingungsdämpfer dar, dabei bietet es sich an, daß der Außendurchmesser des Bodens so grob ausge­ führt ist, daß er auf der Versickung/Verrollung des Schwingungsdämpfaußenrohres liegt und die radial weiter innenlie­ gende Kolbenstangendichtung nicht belastet.

Auf sehr einfache Art und Weise lädt sich das Hülsenteil des Topfes über ein Bandspannelement mit dem Rollbalg verbinden.

Alternativ kann der Topf einen umgebördelten Kragen besitzen, der den Rollbalg gegenüber dem Hülsenteil verspannt.

Besteht radial für den Rollbalg nur ein geringer Bauraum, so ist es besonders vorteilhaft, daß sich das Hülsenteil von der Stirnfläche des Schwingungsdämpfers axial in Richtung des Kolbenstangenanschlußorgans erstreckt. Dabei kann der Augen­ durchmesser des Hülsenteils deutlich kleiner gehalten werden als der Rollbalginnendurchmesser, so daß ein Kontakt mit dem Behälter bzw. dem außenliegenden Teil des Rollbalgs ausge­ schlossen werden kann.

Bei axial kleinen Bauräumen für die Luftfeder ist vorgesehen, daß sich das Hülsenteil axial in Richtung des schwingungsdämpferaußenrohrseitigen Anschlußorgans erstreckt. Der Boden des Topfes kann dann vorteilhafterweise als Prall­ fläche für eine Zusatzfedereinrichtung genutzt werden.

Eine ganz einfache Ausführungsvariante besteht darin, daß das Verschlußstück Bestandteil des Rollbalges ist. Das Rollbal­ gende besitzt einen kleineren Durchmesser als der Schwin­ gungsdämpfer. Zusätzlich kann im Öffnungsbereich des Rollbalgs eine Armierung als verstärkende Einlage die Festigkeit ver­ bessern.

Vorteilhafterweise wird bei kleineren Stückzahlen und für die nachträgliche Montage einer Luftfeder eine wiederverschließ­ bare Verbindung zwischen dem Behälter und der kolbenstangenseitigen Befestigungselement über eine Gewinde­ verbindung zwischen dem Anschlußorgan und der Kolbenstange hergestellt, die eine axiale Abstützfläche für das Abschließ­ stück umfaßt. Für die Praxis bedeutet das, daß an einem ein­ gebauten Dämpfer keine Veränderungen vorgenommen werden müs­ sen, da die axiale Stützfläche Bestandteil des Anschlußorgans ist.

Bei größeren Stückzahlen wird aus Kostengründen ein Schweiß­ verfahren zur Verbindung zwischen dem Auge und der Kolben­ stange genutzt. Diese Schweißnaht muß dann nur eine Halte­ funktion erfüllen. Die Dichtfunktion wird von der in Wirkver­ bindung mit dem Abschließteil stehende Dichtung übernommen.

Für eher kleine Stückzahlen bietet es sich an, wenn das Ab­ schließteil des Behälters von einem Scheibenkörper gebildet wird, wobei zwischen der Kolbenstange und dem Scheibenkörper eine gekammerte Dichtung angeordnet ist.

Bei größeren Serien ist vorteilhafterweise das Abschließteil einstückig mit dem Behälter ausgeführt, wobei zwischen der Kolbenstange und dem Abschließteil eine gekammerte Dichtung angeordnet ist.

Eine Luftfeder gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 läßt sich sehr einfach montieren, indem der Rollbalg mit einem Verschlußteil teilweise durchgestülpt wird. Anschließend wer­ den der Behälter, versehen mit einem Abschließteil, und der Rollbalg jeweils mit ihren freien Enden ineinander geschoben und anschließend über ein oder mehrere Bandspannelemente ver­ bunden. Der Schwingungsdämpfer mit zumindest teilausgefahrener Kolbenstange wird in den Rollbalg eingeführt, bis das das Verschlußteil des Rollbalges auf der Stirnfläche des Schwin­ gungsdämpfers zur Anlage kommt. Zum Abschluß wird das Ab­ schließteil des Behälters auf die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers gefädelt. Für die Montage wird kein Spe­ zialwerkzeug benötigt. Ebenso kann die Luftfeder unabhängig vom Schwingungsdämpfer vormontiert werden.

Je nach Schwingungsdämpfertyp wird an der Kolbenstange ein Anschlußorgan befestigt, das Halteflächen für das Abschließ­ teil des Behälters umfaßt. Als Befestigungsmethoden kommen neben dem gerade für die Montage besonders geeignete Ver­ schraubung auch Schweißverfahren, insbesondere für größere Stückzahlen zur Anwendung. In eher seltenen Fällen können die Halteflächen auch von einer beabstandeten Scheibe an der Kol­ benstange oder auch direkt in der Anbindungsstelle des Fahr­ zeugaufbaus vorgesehen werden.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher beschrieben werden.

Es zeigt:

Fig. 1 Luftfeder als Einzelteil

Fig. 2 Luftfeder nach Montage mit einem Schwingungsdämpfer

Fig. 3a-3g Varianten verschiedener Abschließteile

Fig. 4a-4c Varianten verschiedener Verschlußstücke.

Die in der Fig. 1 dargestellte Luftfeder 1 besteht im wesent­ lichen aus einem Behälter 3 und einem elastischen Rollbalg 5. Der Behälter 3 und der Rollbalg 5 sind auf einem kurzen Ab­ satz 7 ineinander geschoben und durch ein Bandspannelement 9 luftdicht verbunden. An einem dem Absatz 7 gegenüberliegenden Ende des Behälters 3 ist ein Abschließteil 11 luftdicht ange­ bracht, das mit einer zentralen Aussparung 13 versehen ist. Das freie Ende des Rollbalgs 5 ist auf einer kurzen Länge um­ gestülpt, so daß eine Falte 15 entsteht. Der Rollbalg nimmt am Ende ein Verschlußstück 17 in der Ausführung eines Topfes 19 auf. Der Topf 19 besteht aus einem Hülsenteil 21 und einem Boden 23, der eine Öffnung 25 aufweist. Das Hülsenteil 21 ist ebenfalls mit einem Bandspannelement 26 mit dem Rollbalg verbunden. Die Aussparung 13 und die Öffnung 25 sind in ihren Durchmesser so bemessen, daß eine Kolbenstange eines Schwin­ gungsdämpfers durchgeführt werden kann.

Zur Druckluftversorgung der Luftfeder ist am Behälter 3 ein Anschlußstutzen 27 angebracht.

Die Luftfeder 1 oder Luftfederhülle kann bis in die in Fig. 1 gezeigte Stufe vollkommen unabhängig von einem Schwingungs­ dämpfer produziert werden.

In Fig. 2 wird ein fertigmontierter Schwingungsdämpfer 29 gezeigt. Die Darstellung des Schwingungsdämpfers 29 beschränkt sich auf die Außenansicht mit einem Schwingungsdämpferaußen­ rohr 31, das endseitig mit einem Anschlußorgan 33 zur Anbin­ dung an einen Radträger versehen ist.

Bei der Montage des Schwingungsdämpfer 29 mit der Luftfeder 1 wird der Schwingungsdämpfer 29 mit einer teilausgefahrenen Kolbenstange 35 voran durch die Öffnung 25 des Verschlußstüc­ kes 17 in die Luftfeder 1 eingeführt, bis der Boden 23 des Topfes 19 auf einer Umbördelung 37 des Schwingungsdämpferau­ ßenrohres 31 auf eine Kolbenstangenführung 39 zur Anlage kommt. Anschließend wird das Abschließteil 11 über seine zen­ trale Aussparung 13 auf die Kolbenstange 35 gefädelt. Bei diesem Vorgang legt sich der Rollbalg auf das Schwingungs­ dämpferaußenrohr, das somit eine Abrollfläche für den Rollbalg darstellt. Das Abschließteil 11 ist gegenüber der Kolbenstan­ ge 31 abgedichtet. In der letzten Montagestufe wird ein An­ schlußorgan 41 über ein Gewinde 43 mit der Kolbenstange 35 verschraubt. Das Anschlußorgan 41 umfaßt eine axiale Halte­ fläche 45, so daß sich die Luftfeder 1 über Stirnfläche 47, die von der Umbördelung 37 gebildet wird, und über die Halte­ fläche 45 unter Ausnutzung des innerhalb der Luftfeder 1 herrschenden Systemdrucks axial fixiert.

Die Haltefläche 45 muß nicht unmittelbarer Bestandteil des Anschlußorgans 41 sein, sondern kann auch axial beabstandet sein. Die Abdichtung der Luftfeder gegenüber der Atmosphäre im Bereich des Rollbalges 5 erfolgt über den Kontakt des Roll­ balges 5 mit der Schwingungsdämpferabrollfläche, wobei wie­ derum der Systemdruck, der auf die Kontaktfläche wirkt, aus­ genutzt wird, so daß der Rollbalg 5 praktisch selbstdichtend ist. Vorteilhaft ist es, wenn der Rollbalg 5 eine leichte Preßpassung gegenüber dem Schwingungsdämpferaußenrohr 31 auf­ weist.

In den Fig. 3a bis 3g werden verschiedene Varianten eines Abschließteils 11 dargestellt, deren Anwendung maßgeblich von der Stückzahl der Luftfedern bestimmt wird. Bei sehr groben Stückzahlen wird man eine Version entsprechend der Fig. 3a wählen, bei der der Behälter 3 im Endbereich durch Umformar­ beiten das Abschließstück bildet, so daß der Behälter und das Abschließstück ein Teil bilden. Eine Sicke 48 klammert eine Dichtung 49 gegenüber der Kolbenstange 35. Zur Festigkeits­ verbesserung ist eine Stützscheibe 51 zwischen dem Abschließ­ teil 11 und der Haltefläche 45 des Anschlußorgans 41 angeord­ net.

Die Fig. 3b entspricht weitestgehend der Fig. 3a. Die Kammerung der Dichtung 49 erfolgt in diesem Fall zwischen der Stützscheibe 51 und dem Abschließteil 11. Alternativ kann, wie Fig. 3c zeigt die Version nach 3b dahingehend abgewandelt werden, daß die Dichtung 49 auch innerhalb einer Nut der Kol­ benstange 35 möglich ist. Auch die Stützscheibe 51 kann zur Kammerung der Dichtung 49 genutzt werden und gleichzeitig zu­ sammen mit dem Ende des Behälters 3 das Abschließteil 11 bil­ den. Die Fig. 3d zeigt eine derartige Ausführung.

Die Versionen 3e-g eignen sich besonders für Kleinstserien einer Luftfeder. Bei diesen Varianten werden die Abschließ­ flächen 11 von einem separaten Scheibenkörper gebildet, der mit dem Behälter verschweißt ist. Der nötige Umformaufwand für den Scheibenkörper verringert sich stetig bis zur Fig. 3g, bei der eine ebene Scheibe angewandt wird.

Neben dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten und beschrieben Verschlußteil 17 zeigt die Fig. 4a ein Verschlußteil 17 mit demselben Grundaufbau. Abweichend wird auf ein Bandspannele­ ment zwischen dem Hülsenkörper 21 und dem Rollbalg 5 ein Kra­ gen 53 umgebördelt, der das Rollbalgende 55 gegenüber dem Hülsenteil 21 verspannt. Die Verbindung zwischen dem Ver­ schlußteil 17 und dem Rollbalg bedarf keiner Wiederver­ schließbarkeit, so daß diese Art der Verbindung genutzt werden kann.

Der Grundaufbau des Verschlußteils 17 nach Fig. 4b entspricht weitgehend der Fig. 1 und 2. Abweichend wird der Topf 19 mit axialer Erstreckung des Hülsenteils 21 in Richtung des nicht dargestellten Anschlußorgans 33 angeordnet, so daß der Boden 23 innenseitig mit der Stirnfläche 47 des Schwingungs­ dämpferaußenrohres 31 zur Anlage kommt. Die Bodenaußenseite kann als Prallfläche beispielsweise für einen ebenfalls nicht dargestellte Zusatzfeder genutzt werden. Der Rollbalg 5 ist gegenüber dem Topf 19 zweifach gesichert. Im Vergleich zu ei­ nem Topf ohne Sicke vergrößert sich die maximale Belastbarkeit des Verschlußteils, da der Rollbalg 5 durch eine Sicke axial und zusätzlich durch das Bandspannelement 26 gesichert wird.

Ein besonders einfaches Verschlußteil 17 erhält man dann, wenn es Bestandteil des Rollbalgs 5 ist. Die Öffnung des Rollbalg­ endes 53 ist kleiner als der Schwingungsdämpferdurchmesser, damit sich das Rollbalgende 53 auf der Stirnfläche 47 des Schwingungsdämpferaußenrohres 31 abstützen kann. Festigkeits­ steigernd kann innerhalb des Rollbalgendes eine Armierung 59 eingelegt sein.

Claims (12)

1. Luftfeder, umfassend einen elastischen Rollbalg, einen mit dem Rollbalg befestigten Behälter, mindestens ein Befe­ stigungselement zwischen dem Rollbalg und dem Behälter, eine dem Fahrzeugaufbau zugeordneten Anbindungsstelle, eine Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, der ein Schwingungsdämpferaußenrohr aufweist, das eine Abrollflä­ che für den Rollbalg darstellt, Anschlußorgane jeweils an der Kolbenstange und am Schwingungsdämpferaußenrohr zur Anbindung der Luftfeder-Schwingungsdämpfereinheit inner­ halb eines Fahrzeugfahrwerks, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbalg (5) ein Verschlußstück (17) aufweist, das sich auf einer kolbenstangenseitigen Stirnfläche (47) des Schwingungsdämpferaußenrohres (31) abstützt und das der Behälter (3) ein Abschließteil (11) besitzt, das in Wirk­ verbindung mit einer Dichtung (49) steht und sich an einer axialen Haltefläche abstützt, die eine fahrzeugaufbauidentische Relativbewegung bezüglich des Schwingungsdämpferaußenrohres (31) ausführt, wobei die axiale Fixierung der Luftfeder (1) durch den Systemdruck innerhalb der Luftfeder (1) über das Verschlußstück (17) und das Abschließteil (11) erfolgt.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (17) von einem Topf (19) gebildet wird, der aus einem Hülsenteil (21) und einem mit einer Öffnung (25) versehenen Boden (25) besteht, wobei der Durchmesser der Öffnung (25) größer ist als der Kolbenstangendurchmesser.

3. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hülsenteil (21) des Topfes (19) über ein Bandspannele­ ment (26) mit dem Rollbalg (5) verbunden ist.

4. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Topf (19) einen umgebördelten Kragen (53) besitzt, der den Rollbalg (5) gegenüber dem Hülsenteil (21) verspannt.

5. Luftfeder nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich das Hülsenteil (21) von der Stirnflä­ che (47) des Schwingungsdämpfers (29) axial in Richtung des Kolbenstangenanschlußorgans (41) erstreckt.

6. Luftfeder nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sich das Hülsenteil (21) axial in Richtung des schwingungsdämpferaußenrohrseitigen Anschlußor­ gans (33) erstreckt.

7. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verschlußstück (17) Bestandteil des Rollbalges (5) ist, indem der Rollbalg (5) einen kleineren Durchmesser auf­ weist als der Schwingungsdämpfer (29).

8. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine wiederverschließbare Verbindung zwischen dem Behäl­ ter (3) und des kolbenstangenseitigen Befestigungsele­ mentes über eine Gewindeverbindung (43) zwischen dem An­ schlußorgan (41) und der Kolbenstange (35) gebildet wird, die eine axiale Abstützfläche (45) für das Abschließ­ teil (11) umfaßt.

9. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 und 8 , dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abschließteil (11) des Behälters (3) von einem Scheibenkörper (51) gebildet wird, wobei zwischen der Kolbenstange (35) und dem Scheibenkörper (51) eine gekammerte Dichtung (49) angeordnet ist.

10. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Abschließteil (11) einstückig mit dem Behälter (11) ausgeführt ist, wobei zwischen der Kolben­ stange (35) und dem Abschließteil (11) eine gekammerte Dichtung (49) angeordnet ist.

11. Verfahren zur Montage einer Luftfeder nach dem Oberbegriff von Patentanspruch dadurch gekennzeichnet,
daß der Rollbalg (5) mit einem Verschlußteil (17) teil­ weise durchgestülpt wird,
daß der Behälter (3), versehen mit einem Abschließ­ teil (11), und der Rollbalg (5) jeweils mit ihren freien Enden ineinander geschoben und anschließend über ein oder mehrere Bandspannelemente (9) verbunden werden,
daß der Schwingungsdämpfer (29) mit zumindest teilausge­ fahrener Kolbenstange (35) in den Rollbalg (5) eingeführt wird, bis das Verschlußteil (17) des Rollbalges (5) auf der Stirnfläche (47) des Schwingungsdämpfers (29) zur An­ lage kommt,
daß das Abschließteil (11) des Behälters (3) auf die Kol­ benstange (35) des Schwingungsdämpfers (29) gefädelt wird.

12. Verfahren zur Montage einer Luftfeder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange (35) ein Anschlußorgan (41) befestigt wird, das Halteflächen (45) für das Abschließteil (11) des Behälters (3) umfaßt.