DE4304961C2 - Luftfedermodul für einen Schwingungsdämpfer - Google Patents

Description

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

Aus der DE 21 03 152 A ist eine Luftfeder in Verbindung mit einem Schwin­ gungsdämpfer bekannt, bei dem ein Rollbalg mit dem Schwingungsdämpfer über ein Bandspannelement verbunden ist. Zur axialen Sicherung und/oder zur Redu­ zierung des radialen Bauraumbedarfs für das Bandspannelement ist das Schwin­ gungsdämpferaußenrohr mit einer umlaufenden Sicke versehen, zwischen 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 Luftfederung ist aber vergleichsweise klein, wobei man auch berücksichtigen muss, dass häu­ fig für jeden Fahrzeugtyp ein eigener Dämpfer benötigt wird. Entsprechend ist die Lösung der DE 21 03 152 A nicht kleinserientauglich hinsichtlich der Fertigungs­ kosten.

Die DE 31 16 466 C2 beschreibt ein Verfahren zur Montage eines Rollbalges mit einem Schwingungsdämpfer. Vorteilhafterweise kann zwar ein Serienschwin­ gungsdämpfer ohne Veränderungen des Schwingungsdämpferaußenrohres ver­ wendet werden, doch ist das Montageverfahren recht kompliziert. Besonders nachteilig hinsichtlich der Fertigungssicherheit ist zu bewerten, dass die Schweißverbindung zwischen dem Behälter und der Kolbenstange eine Stütz­ funktion für den Behälter und gleichzeitig eine Dichtfunktion für die Luftfeder ü­ bernehmen muss. Zudem ergeben sich noch erhebliche Lackierprobleme, da der Schwingungsdämpfer erst im endmontierten Zustand mit Korrosionsschutzmittel versehen wird.

Diese Ausführungsform und das Montageverfahren lassen auch keine Nachrüs­ tung eines bereits vorhandenen Schwingungsdämpfers mit einer Luftfeder in ei­ ner Werkstatt zu.

Es darf auch nicht der erhebliche Demontageaufwand für die Trennung der Luft­ feder vom Schwingungsdämpfer im Falle der Altteilentsorgung unterschätzt wer­ den.

Aus der DE 25 38 022 C2 ist ein Federbein mit einem Teleskop-Stoßdämpfer bekannt, dessen Behälter einen zum Zylinder überstehenden Rand mit einem Innengewinde zur Aufnahme einer unteren Befestungseinrichtung für einen Roll­ balg einer Luftfeder aufweist. Zwischen dem Rand des Behälters und der Befesti­ gungseinrichtung ist eine Dichtung gegen Druckverlust innerhalb der Luftfeder eingelegt. Im Rahmen der Montage der Befestigungseinrichtung muss die besagte Dichtung vorgespannt werden, so dass damit auch die Ausrichtung des Druckan­ schlusses der Luftfeder in Umfangsrichtung bestimmt wird.

Dasselbe Prinzip ist auch bei einem Federbein gemäß der DE 19 10 860 U ver­ wirklicht.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine preisgünstige Luftfeder für einen Schwingungsdämpfer zu verwirklichen, der ein sickenfreies Schwingungsdämp­ feraußenrohr 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 abstützen, 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 Schwingungsdämpfers mit einer Luftfeder durchgeführt werden.

Eine Schweißnaht, die gegenüber dem Systemdruck der Luftfeder eine Dichtfunk­ tion besitzen muss, wurde umgangen, indem das Abschließteil in Wirkverbindung mit einer Dichtung steht.

Auf sehr einfache Art und Weise lässt 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 vor­ teilhaft, dass sich das Hülsenteil von der Stirnfläche des Schwingungsdämpfers axial in Richtung des Kolbenstangenanschlussorgans erstreckt. Dabei kann der Außendurchmesser des Hülsenteils deutlich kleiner gehalten werden als der Roll­ balginnendurchmesser, sodass ein Kontakt mit dem Behälter bzw. dem außenlie­ genden Teil des Rollbalges ausgeschlossen werden kann.

Bei axial kleinen Bauräumen für die Luftfeder ist vorgesehen, dass sich das Hül­ senteil axial in Richtung des schwingungsdämpferaußenrohrseitigen Anschlussor­ gans erstreckt. Der Boden des Topfes kann dann vorteilhafterweise als Prallfläche für eine Zusatzfedereinrichtung genutzt werden.

Eine ganz einfache Ausführungsvariante besteht darin, dass das Verschlussstück Bestandteil des Rollbalges ist. Das Rollbalgende besitzt einen kleiner Durchmesser als der Schwingungsdämpfer. Zusätzlich kann im Öffnungsbereich des Rollbalgs eine Armierung als verstärkende Einlage die Festigkeit verbessern.

Vorteilhafterweise wird bei kleineren Stückzahlen und für die nachträgliche Mon­ tage einer Luftfeder eine wiederverschließbare Verbindung zwischen dem Behäl­ ter und dem kolbenstangenseitigen Befestigungselement über eine Gewindever­ bindung zwischen dem Anschlussorgan und der Kolbenstange hergestellt, die eine axiale Abstützfläche für das Abschließstück umfasst. Für die Praxis bedeutet das, dass an einem eingebauten Dämpfer keine Veränderungen vorgenommen werden müssen, da die axiale Stützfläche Bestandteil des Anschlussorgans ist.

Bei größeren Stückzahlen wird aus Kostengründen ein Schweißverfahren zur Verbindung zwischen dem Auge und der Kolbenstange genutzt. Diese Schweiß­ naht muss dann nur eine Haltefunktion erfüllen. Die Dichtfunktion wird von der in Wirkverbindung mit dem Abschließteil stehende Dichtung übernommen.

Für eher kleine Stückzahlen bietet es sich an, wenn das Abschließteil des Behäl­ ters 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 ein­ fach montieren, indem der Rollbalg mit einem Verschlussteil teilweise durchge­ stülpt wird. Anschließend werden der Behälter, versehen mit einem Abschließteil, und der Rollbalg jeweils mit ihren freien Enden ineinander geschoben und an­ schließend über ein oder mehrere Bandspannelemente verbunden. Der Schwin­ gungsdämpfer mit zumindest teilausgefahrener Kolbenstange wird in den Rollbalg eingeführt, bis das Verschlussteil des Rollbalges auf der Stirnfläche des Schwin­ gungsdämpfers zur Anlage kommt. Zum Abschluss wird das Abschließteil des Behälters auf die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers gefädelt. Für die Mon­ tage wird kein Spezialwerkzeug benötigt. Ebenso kann die Luftfeder unabhängig vom Schwingungsdämpfer vormontiert werden.

Je nach Schwingungsdämpfertyp wird an der Kolbenstange ein Anschlussorgan befestigt, das Halteflächen für das Abschließteil des Behälters umfasst. Als Be­ festigungsmethoden kommen neben der gerade für die Montage besonders ge­ eigneten Verschraubung auch Schweißverfahren, insbesondere für größere Stückzahlen, zur Anwendung. In eher seltenen Fällen können die Halteflächen auch von einer beabstandeten Scheibe an der Kolbenstange oder auch direkt in der Anbindungsstelle des Fahrzeugaufbaus 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 wesentlichen aus ei­ nem Behälter 3 und einem elastischen Rollbalg 5. Der Behälter 3 und der Rollbalg 5 sind auf einem kurzen Absatz 7 ineinander geschoben und durch ein Bandspannelement 9 luftdicht verbunden. An einem dem Absatz 7 ge­ genüberliegenden Ende des Behälters 3 ist ein Abschließteil 11 luftdicht angebracht, das mit einer zentralen Aussparung 13 versehen ist. Das freie Ende des Rollbalgs 5 ist auf einer kurzen Länge umgestülpt, 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 Hül­ senteil 21 und einem Boden 23, der eine Öffnung 25 aufweist. Das Hül­ senteil 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 großen 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 kammert 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 (8)

1. Luftfeder, umfassend einen elastischen Rollbalg, einen mit dem Rollbalg befestigten Behälter, mindestens ein Befestigungselement zwischen dem Rollbalg und dem Behälter, eine dem Fahrzeugaufbau zugeordnete Anbin­ dungsstelle, eine Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, der ein Schwingungsdämpferaußenrohr aufweist, das eine Abrollfläche für den Rollbalg darstellt, Anschlussorgane jeweils an der Kolbenstange und am Schwingungsdämpferaußenrohr zur Anbindung der Luftfeder- Schwingungsdämpfereinheit innerhalb eines Fahrzeugfahrwerks, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollbalg (5) ein Verschlussstück (17) aufweist, das sich auf einer kolbenstangenseitigen Stirnfläche (47) des Schwingungsdämpferaußenroh­ res (31) gewindelos abstützt, und von einem Topf (19) gebildet wird, der aus einem Hülsenteil (21) und einem mit einer Öffnung (25) versehenen Boden (23) besteht, wobei der Durchmesser der Öffnung (25) größer ist als der Kolbenstangendurchmesser und der Behälter (3) ein Abschließ­ teil (11) besitzt, das in Wirkverbindung mit einer Dichtung (49) steht und sich an einer axialen Haltefläche abstützt, die eine fahrzeugaufbauidenti­ sche Relativbewegung bezüglich des Schwingungsdämpferaußenroh­ res (31) ausführt, wobei über das Verschlussstück (17) und das Abschließ­ teil (11) die axiale Fixierung und die Abdichtung zwischen dem Rollbalg (5) und dem Schwingungsdämpferaußenrohr (31) ausschließlich durch den Systemdruck innerhalb der Luftfeder (1) erfolgt.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hülsenteil (21) des Topfes (19) über ein Bandspannelement (26) mit dem Rollbalg (5) verbunden ist.

3. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Topf (19) einen umgebördelten Kragen (53) besitzt, der den Roll­ balg (5) gegenüber dem Hülsenteil (21) verspannt.

4. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Hülsenteil (21) von der Stirnfläche (47) des Schwingungs­ dämpfers (29) axial in Richtung des Kolbenstangenanschlussorgans (41) erstreckt.

5. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Hülsenteil (21) axial in Richtung des schwingungsdämpfer­ außenrohrseitigen Anschlussorgans (33) erstreckt.

6. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussstück (17) Bestandteil des Rollbalges (5) ist, indem der Rollbalg (5) einen kleineren Durchmesser aufweist als der Schwingungs­ dämpfer (29).

7. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine wiederverschließbare Verbindung zwischen dem Behälter (3) und dem kolbenstangenseitigen Befestigungselement über eine Gewindeverbin­ dung (43) zwischen dem Anschlussorgan (41) und der Kolbenstange (35) gebildet wird, die eine axiale Abstützfläche (45) für das Abschließteil (11) umfasst.

8. Luftfeder nach den Ansprüchen 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschließteil (11) des Behälters (3) von einem Scheibenkör­ per (51) gebildet wird, wobei zwischen der Kolbenstange (35) und dem Scheibenkörper (51) eine gekammerte Dichtung (49) angeordnet ist.