WO2022089694A1 - Luftfeder - Google Patents

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WO2022089694A1
WO2022089694A1 PCT/DE2021/200151 DE2021200151W WO2022089694A1 WO 2022089694 A1 WO2022089694 A1 WO 2022089694A1 DE 2021200151 W DE2021200151 W DE 2021200151W WO 2022089694 A1 WO2022089694 A1 WO 2022089694A1
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WO
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air spring
piston
bellows
shoulder
attachment
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PCT/DE2021/200151
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English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Stahmer
Boris Balachonzew
Original Assignee
Contitech Luftfedersysteme Gmbh
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Publication date
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Priority to EP21798560.5A priority patent/EP4237700A1/de
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    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/04—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
    • F16F9/0454—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall characterised by the assembling method or by the mounting arrangement, e.g. mounting of the membrane
    • F16F9/0463—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall characterised by the assembling method or by the mounting arrangement, e.g. mounting of the membrane with separate crimping rings
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    • F16F9/05—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall the flexible wall being of the rolling diaphragm type
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    • F16F2230/10—Enclosure elements, e.g. for protection
    • F16F2230/105—Flexible, e.g. bellows or bladder

Definitions

  • the invention relates to an air spring with an elastic air spring bellows, the air spring bellows being connected in a sealed manner to an air spring cover at its first open end and to an air spring piston at its second open end, and thereby at least partially enclosing a working chamber filled with compressed air, the air spring bellows having an air spring attached to the air spring piston rollable rolling fold, wherein the air spring bellows has a fastening bead at least on its one end facing the air spring piston, wherein a radially inwardly extending shoulder area is formed on the bellows-side axial end of the air spring piston, wherein a conical sealing seat is formed radially on the inside of the shoulder area, wherein the fastening bead rests with a radially inner sealing surface on the conical sealing seat of the air spring piston, sealing the working chamber, and the fastening bead with its underside pointing towards the air spring piston along the sealing seat zes is pushed axially towards the shoulder area of the air spring piston.
  • Air springs are known in a variety of designs for applications in different areas. In the vehicle sector, they are clamped between the chassis and body, for example in road or rail vehicles, to achieve comfortable suspension. In the automotive sector, they are also used for cabin mounts and seat suspension. In other applications, they are used, for example, as compensators to compensate for relative movements in pipe systems that are connected to one another, or for mounting machines or other equipment.
  • Air spring bellows are known in various embodiments, inter alia, as rolling bellows with a rolling fold and with a flanged and/or conical fastening bead, as tubular rolling bellows with a clamp fastening or as bellows with several folds.
  • the air spring is under an internal overpressure during operation, with the air spring bellows rolling under the action of a mechanical load and during spring movements with the formation of a rolling fold on an outer contour of the air spring piston.
  • the air spring cover which is usually plate-shaped, is usually located on top of the air spring bellows when the air spring is in the operating position, while the air spring piston is located below.
  • the air spring cover In the case of a chassis air spring of a motor vehicle or rail vehicle, the air spring cover is the interface to the vehicle frame, body or chassis of the vehicle.
  • the air spring piston represents the interface to the vehicle axle.
  • the lower connection component i.e. the air spring piston
  • the air spring piston usually consists of deep-drawn, rolled, whirled and welded sheet steel. However, it can also consist of an injection-moulded, glass-fiber-reinforced or non-reinforced plastic or of die-cast aluminum.
  • a known connection of an end of the air spring bellows to a connecting component is effected by a conically shaped fastening bead, which is pushed onto a likewise conical area of the connecting component.
  • DE 10 2008 055 511 A1, DE 10 2008 055 512 A1 and EP 1 797 346 B1 show, for example, air springs with an air spring piston and an air spring bellows, the air spring bellows having a fastening bead with a bead core on its end facing the air spring piston. With its conical sealing surface, the bead is in sealing contact with a conical sealing seat of the air spring piston. In the upper area, the conical sealing seat also has a pull-off safety device designed as a holding lug for holding the fastening bead.
  • DE 10 2010 036 972 A1 and WO 2013/182 419 A1 show air springs with conical sealing seats, in which locking or clamping rings are arranged as a safety catch, which are inserted in a groove of the air spring piston to prevent a conical fastening bead of the air spring bellows from slipping off secured axially by the conical sealing seat.
  • EP 2 690 306 A1 shows an air spring with a cylindrical sealing seat, a hollow-cylindrical air spring piston with its pot-shaped interior being in constant air exchange with a working space surrounded by air spring bellows.
  • the air spring bellows At its open end facing the air spring piston, the air spring bellows has a fastening bead which encompasses the radially inner lateral edge of the air spring piston and bears sealingly against this inner lateral edge.
  • the fastening bead is held in its position on the air spring piston by a fastening ring in that the air spring bellows encompasses the fastening ring like a loop.
  • the fastening ring has a wedge-shaped section which corresponds geometrically to a section of the fastening bead which is also wedge-shaped during operation. It is disadvantageous that the manufacture and/or assembly of an air spring piston with a connection for the air spring bellows made radially on the inside, in particular when a conical sealing seat is provided, is often difficult and expensive.
  • the arrangement and design of such a trigger safety device adjacent to the sealing seat of the air spring piston causes difficulties during production, for example due to inaccessibility when applying the tool for forming sheet metal pistons or when removing cast pistons from the mold.
  • the formation of a conical sealing surface, a retaining lug or flanged tabs is relatively difficult and expensive.
  • air spring pistons made of plastic injection molding or die-cast aluminum loosening and removing a conical sealing surface or a retaining lug from the mold is difficult during the manufacturing process and usually requires several work steps or special devices.
  • the ring In the case of air spring pistons with a ring inserted in a groove as a safety catch for the air spring bellows, the ring can be mounted on an axial axis without difficulty. In the case of an air spring piston on which the air spring bellows is held on the piston by means of a clamping ring, clamping on a retracted clamping area is not possible because of the inaccessibility for the jaws.
  • the invention is based on the object of presenting an air spring of the type mentioned at the outset, i.e. with an elastic air spring bellows and an air spring piston on which the air spring bellows rolls, the air spring piston having an axially retracted support shoulder with a sealing seat for the air spring bellows, which described disadvantages does not have.
  • an air spring of the type mentioned at the outset i.e. with an elastic air spring bellows and an air spring piston on which the air spring bellows rolls, the air spring piston having an axially retracted support shoulder with a sealing seat for the air spring bellows, which described disadvantages does not have.
  • one should such air springs can be produced simply and inexpensively and are easy to assemble.
  • This air spring should also be suitable for use in air spring systems for road vehicles, rail vehicles and industrial applications.
  • the invention was based on the finding that the increased loads and comfort requirements for air springs and the increased requirements for simple and cost-effective production of an improved end-side fastening of the fastening bead of the air spring bellows on the connecting part arranged at the bottom in the position of use as well as a secure, pressure-resistant and tensile sealing of the work space required. This is achieved by a modified design and assembly of a shoulder area of the air spring piston, including the sealing seat and the attachment of the attachment bead.
  • the invention therefore relates to an air spring with an elastic air spring bellows, the air spring bellows being connected in a sealed manner to an air spring cover at its first open end and to an air spring piston at its second open end, thereby at least partially enclosing a working chamber filled with compressed air, the air spring bellows having an am Air spring piston forms a rollable rolling fold, the air spring bellows having a fastening bead at least on its one end facing the air spring piston, with an axially constricted shoulder area being formed on the bellows-side end of the air spring piston, on the radially inner end of which a sealing seat is formed, the fastening bead with its sealing surface the sealing seat of the air spring piston sealingly abuts the working chamber, and the fastening bead with its underside pointing towards the air spring piston extends along the sealing seat in the direction of the shoulder area of the air spring piston pushed.
  • the invention provides for this air spring that a separate, ring-shaped piston shoulder attachment is arranged on the shoulder area of the air spring piston, that this piston shoulder attachment has a radial inner side which directly or indirectly borders on the radial outer side of the fastening bead of the air spring bellows, and that the piston shoulder attachment has a radial outer side which is radially flush with a radial outer contour of the air spring piston at least in the region of its largest outer diameter, so that the attachment nestles against the piston shoulder.
  • a piston shoulder attachment is understood to mean an add-on part for the axial extension of the shoulder area of an air spring piston.
  • the shoulder area of an air spring piston is also called the bearing shoulder.
  • the proposed technical solution creates an air spring that is easy to manufacture and easy to assemble, even with a sealing seat on the air spring piston that is arranged radially deep inside.
  • the piston shoulder attachment with the features of the invention can be mounted on the air spring piston in a separate work step.
  • the placement of the piston shoulder attachment can advantageously take place after the assembly of the air spring bellows.
  • the air spring can be designed for air spring pistons which have a trigger safety device to protect the air spring bellows against unintentional detachment from its end attachment to the air spring piston, and also for air spring pistons without such a trigger safety device.
  • the shoulder area of the air spring piston can be designed in a structurally simplified manner in such a way that forming tools can be attached more easily or casting molds can be handled more easily during piston production. This is made possible in that the shoulder area of the air spring piston at the axial end is only completed in a separate assembly step using the attachment.
  • the air spring bellows are supported by the piston shoulder attachment on the shoulder area of the air spring piston and, when the air spring is in operation, rolls safely over the piston shoulder attachment on the piston skirt.
  • the rolling bellows can also protect the attachment from slipping radially on the shoulder area of the air spring piston or center it relative to the piston. It is also possible to remove the assembled piston shoulder attachment from the shoulder area of an air spring piston. This enables easy and non-destructive disassembly of the air spring.
  • a conical sealing seat and a radially circumferential retaining lug can be easily molded into the material if required, since the piston shoulder attachment can be installed in a later work step.
  • the support shoulder or the piston shoulder area can be formed in one plane, ie without elevations or depressions. The piston shoulder attachment and the bearing shoulder are therefore not in the way of a rolling tool or the like when forming the sealing seat and retaining lug on the piston body.
  • air spring pistons which have clamping devices for fastening the fastening bead can be produced in which the clamping device, for example a clamping ring, has a smaller diameter than the outside diameter of the air spring piston or the piston skirt on which the air spring bellows rolls.
  • the assembly of the clamping ring is facilitated by the fact that it is possible to position the piston shoulder attachment in its final position only after the clamping ring has been inserted into a piston groove or the like.
  • the radial distance between the clamping ring outer diameter and the radially outer piston diameter can be virtually bridged by the piston shoulder attachment.
  • the piston diameter and the outer diameter of the clamping ring can therefore be designed largely independently of one another.
  • the load-bearing capacity of the air spring is not impaired by a clamping device for the air spring bellows with a reduced diameter.
  • a clamping device for the air spring bellows with a reduced diameter With an air spring bellows that is clamped on a sealing seat arranged radially on the inside, with the help of the piston shoulder attachment, a larger spring deflection in the direction of a deflection of the air spring can be achieved compared to an air spring bellows clamped on the outer circumference of the air spring piston.
  • a greater spring deflection can also be achieved with a piston with a conical seal and horizontal shoulder using the shoulder attachment.
  • the attachment represents a piston skirt extension without increasing the installation length or reducing the freedom of movement.
  • the piston shoulder attachment consists of at least two individual ring segments, the ring segments lying against one another at their ends in the assembled state and thereby geometrically forming a continuously closed ring. Accordingly, the piston shoulder attachment can be made in several parts.
  • a multi-part piston shoulder attachment can consist of two ring segments, for example.
  • fastening bead of the air spring bellows is particularly stiff or if its diameter is so large that a one-piece piston shoulder attachment cannot be pulled over the fastening bead, or only with difficulty, during assembly.
  • a piston shoulder attachment that is divided twice over its circumference can simply be placed around the fastening bead.
  • the piston shoulder attachment consists of at least two individual ring segments which, when assembled, form a continuously closed ring, with the ring segments being able to be positively connected to one another with connection means arranged on the ring segments, such as snap or latching elements.
  • the piston shoulder attachment can consist, for example, of two ring segments of the same size and structurally identical, each of which has a latching hook and at one end have their other end a locking groove, which are brought into engagement with each other during assembly. This results in a tightly closed ring in the assembled state, in which disturbing relative movements of the ring segments are excluded when the air spring deflects and compresses.
  • the piston shoulder attachment is designed as a hollow body, which has a radial outside and a radial inside, which are firmly connected to one another in one piece by a rib structure arranged between them.
  • a weight-optimized, ie particularly light and yet very stable piston shoulder attachment is formed, which is well secured against deformation due to loads in spring operation.
  • the piston shoulder attachment is designed so that it can be placed loosely on the shoulder area of the air spring piston. Accordingly, it is sufficient to place the piston shoulder attachment on the shoulder area of the air spring piston, since the piston shoulder attachment will automatically come into contact with the air spring piston when the fully assembled air spring is in operation. This makes the installation of the air spring particularly easy.
  • piston shoulder attachment can be connected to the shoulder area of the air spring piston by means of connecting means in a non-positive and/or material connection. Accordingly, the piston shoulder attachment can be firmly connected to the shoulder area of the air spring piston, for example by screwing, clamping and/or gluing. As a result, the piston shoulder attachment is secured against lifting off the shoulder area of an air spring piston in spring operation.
  • the air spring with the features of the invention can be constructed with air spring pistons made of different materials. Accordingly, the air spring piston, depending on the requirements for strength, temperature resistance and/or chemical resistance, as a deep-drawn sheet steel formed part, as a plastic injection molded part or as a die-cast part made of a cast alloy, such as die-cast aluminum or die-cast zinc.
  • the invention also relates to an air spring piston of an air spring, which is constructed in accordance with at least one of the features described and defined in the device claims.
  • FIG. 1 shows a section of an air spring with an air spring bellows, an air spring piston and a piston shoulder attachment in an axial longitudinal section in a plane running along a longitudinal axis of the piston shoulder attachment according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a perspective view of the piston shoulder attachment according to FIG. 1,
  • FIG. 3 is a perspective view of part of a two-piece piston shoulder attachment according to a second embodiment of an air spring according to the invention.
  • FIG. 4 shows the piston shoulder attachment according to FIG. 3 in cross section of a plane running perpendicular to the longitudinal axis of the piston shoulder attachment
  • FIG. 5 shows a section of an air spring with a piston shoulder attachment in axial longitudinal section similar to that in FIG. 1 but according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 6 shows a perspective view of the underside of the piston shoulder attachment near the piston according to FIG. 5,
  • FIG. 7 shows a section of an air spring with a piston shoulder attachment in axial longitudinal section according to a fourth embodiment of the invention
  • FIG. 8 shows a portion of an air spring with a piston shoulder attachment in axial longitudinal section according to a fifth embodiment of the invention.
  • FIG. 9 shows a perspective view of the underside of the piston shoulder attachment near the piston according to FIG.
  • the first air spring 1a shown in detail in FIG. 1 has an air spring cover 2 (only indicated) and a first air spring piston 6a, to which a first air spring bellows 3a is fastened in a sealing manner, each with an open end.
  • the air spring bellows 3a is made of an elastomer, at least partially delimits a working chamber 4 filled with compressed air, and rolls during operation, forming at least one rolling fold 5 on the first air spring piston 6a.
  • the connection of the air spring piston 6a on the air spring cover side is not the subject of the invention, so the following description is limited to the connection of the air spring bellows 3a on the air spring piston side.
  • the first air spring bellows 3a accordingly has at its open end on the piston side a first fastening bead 7a which is designed as a ring and is conical in the axial section of the air spring body.
  • Air spring bellows 3a can be inserted into the elastomer with a not shown Tissue be reinforced as a reinforcement, wherein the reinforcement is preferably connected to the bead core 8.
  • the fastening bead 7a is arranged on a first sealing seat 9a which is conical in the axial section of the air spring piston 6a.
  • This sealing seat 9a is formed on a first cylindrical piston extension 11a of the air spring piston 6a on the working chamber side and has a smaller outside diameter in comparison with the outer contour 12a of the casing of the air spring piston 6a.
  • a first shoulder region 10a which extends radially, is formed between the piston extension 11a and the radial outer contour 12a of the casing of the air spring piston 6a.
  • the fastening bead 7a of the air spring bellows 3a nestles with its radially inner first sealing surface 13a against an associated first sealing surface 24a of the first sealing seat 9a or of the piston extension 11a in a sealing manner. With its underside 14a, the fastening bead 7a sits at a distance from the shoulder area 10a of the air spring piston 6a. With its radial outer side 15a, the fastening bead 7a bears with play on a first piston shoulder attachment 16a, which is described in more detail below.
  • a first trigger safety device 17a is arranged on this first air spring 1a, which secures the fastening bead 7a against being pulled off.
  • the trigger safety device 17a is designed here as a safety ring, which is inserted in a groove arranged in the piston extension 11a of the air spring piston 6a above the fastening bead 7a and protects the fastening bead 7a against being pulled off its sealing seat 9a by tensile forces which occur during operation of the first air spring 1a in Are generated in the axial direction and attack on the air spring bellows 3a and the fastening bead 7a, secures.
  • the first piston shoulder attachment 16a shown in perspective in FIG. 2 is produced according to a first exemplary embodiment of the invention as a one-piece plastic injection molded part.
  • This piston shoulder attachment 16a is in axial section Air spring 1a here essentially conical and in his of the
  • the piston shoulder attachment 16a is designed as an annular hollow body, between whose radial outside 18a (outer shell) and radial inside 19a (inner shell) a rib structure 20 is formed that connects these firmly and dimensionally stable to one another.
  • a piston shoulder attachment can be produced, for example, as a solid body made of plastic or die-cast aluminum.
  • the first piston shoulder attachment 16a according to FIGS. 1 and 2 is placed loosely on the shoulder area 10a of the air spring piston 6 in the present case.
  • the piston shoulder attachment 16a is first pushed over the first fastening bead 7a on the piston side.
  • the first fastening bead 7a is then pushed or pressed onto the sealing seat 9a.
  • the trigger safety device 17a designed as a safety ring, is inserted into the associated groove of the piston extension 11a of the piston 6a.
  • the piston shoulder attachment 16a is then pulled down over the first fastening bead 7a in the direction of the shoulder area 10a of the air spring piston 6a.
  • the air spring bellows 3a is rolled up or rolled over the piston shoulder attachment 16a and the air spring piston 6a.
  • the first air spring bellows 1a nestles against the radial outside 18a of the piston shoulder attachment 16a and further against the radial outer contour 12a of the air spring piston 6a.
  • Air spring 1a is therefore defined--in addition to the outside diameter of the air spring in operation--not by the outside diameter of the first fastening bead 7a, but by the larger outside diameter of the piston shoulder attachment 16a or the outside diameter of the air spring piston 6a.
  • the piston length that can be used for rolling is extended for the air spring bellows 3a.
  • FIGS. 3 and 4 show a second piston shoulder attachment 16b which, like the first piston shoulder attachment 16a according to FIG. 2, is designed as a ribbed hollow body made of plastic.
  • this second piston shoulder attachment 16b is divided twice on its circumference, resulting in two ring segments 16b1, 16b2 of the same size.
  • the two ring segments 16b1, 16b2 each have a locking lug 22 and a locking groove 23, which engage in the assembled state of the second piston shoulder attachment 16b and produce a non-positive and positive locking connection 21.
  • the two-part second piston shoulder attachment 16b can only be assembled during the assembly of the air spring, thereby facilitating assembly on the air spring piston 6a.
  • FIG. 5 and FIG. 6 show another development of the air spring 1a according to FIG. 1 with a third piston shoulder attachment 16c.
  • This third piston shoulder attachment 16c is shown in perspective in FIG. 6 and is produced as a one-piece sheet metal part, for example as a deep-drawn sheet steel part.
  • the profile of the third piston shoulder attachment 16c is geometrically based on or identical to the conical, upwardly rounded profile of the first piston shoulder attachment 16a according to FIG.
  • FIG. 5 shows the third piston shoulder insert 16c in the installed state on the otherwise structurally identical air spring 1a according to FIG.
  • FIG. 7 shows a detail of a fourth embodiment of a second air spring 1b having the features of the invention, in which this second air spring 1b has a second air spring piston 6b and a second air spring bellows 3b. At its open end on the air spring piston side, this second air spring bellows 3b has a second fastening bead 7b which is designed as a ring and is conical in the axial section of the air spring body. An annular bead core 8 is also vulcanized into this second fastening bead 7b.
  • the second fastening bead 7b is arranged on a second sealing seat 9b which is conical in the axial section of the second air spring piston 6b.
  • This second sealing seat 9b is formed on a working chamber-side cylindrical second piston extension 11b of the second air spring piston 6b with a smaller outside diameter than this second air spring piston 6b.
  • a second shoulder region 10b is formed radially between the second piston extension 11b and the outer contour 12b of the casing of the second air spring piston 6b.
  • the fastening bead 7b of the second air spring bellows 3b nestles with its radially inner second sealing surface 13b against an associated second sealing surface 24b of the second sealing seat 9b in a sealing manner.
  • the second fastening bead 7b sits close to the shoulder area 10b of the second air spring piston 6b.
  • the second fastening bead 7b rests with its radial outside 15b on a fourth piston shoulder attachment 16d.
  • a second trigger safety device 17b is formed on the second air spring 1b, which axially holds the second fastening bead 7b.
  • This second trigger safety device 17b is designed as a circumferential retaining lug which axially and radially overlaps the fastening bead 7b above its radially inner sealing surface 13b.
  • the fourth piston shoulder attachment 16d is designed as a one-piece, deep-drawn, half-shell-shaped sheet steel formed part. Due to its geometry and in particular due to its radial outer side 18b, this fourth piston shoulder attachment 16d axially extends the outer contour 12b of the radially outer jacket of the second air spring piston 6b. In the axial section of the second air spring 1b according to FIG. 7 it can be seen that the second piston shoulder attachment 16d is of essentially circular design and is angled on its radial inner side 19b towards the radial outer side 15b of the fastening bead 7b and is adapted to the contour of the fastening bead 7b.
  • the shape of the shoulder attachment 16d is also adapted to the piston shoulder area 10b and the radius from the transition of the shoulder to the piston outer contour 12b.
  • the attachment is also centered on the piston.
  • the axial height of the fourth piston shoulder cap 16d is less than that of the first piston shoulder cap 16a according to FIG.
  • the fourth piston shoulder attachment 16d is placed on the shoulder area 10b of the second air spring piston 6b and then the air spring bellows 3b is pulled onto the second sealing seat 9b.
  • the trigger safety device 17b and the piston shoulder attachment 16d ensure, when installed, that the bellows bulge 7b is held securely on the associated sealing seat 9b.
  • FIGS. 8 and 9 show a third air spring 1c, which has a third air spring piston 6c and a third air spring bellows 3c. 8 again shows only a graphic section of the third air spring 1c.
  • This third air spring bellows 3c accordingly has at its open end on the air spring piston side a third bellows end piece 7c which is designed as a ring and is cylindrical in the axial section of the air spring body.
  • the third bellows end piece 7c is in engagement with a radial depression in a third cylindrical piston extension 11c of the third air spring piston 6c, this depression forming a third sealing seat 9c.
  • the third sealing surface 24c of the third sealing seat 9c and the geometrically matching third sealing surface 13c of the third bellows end piece 7c are in the present case formed with multiple grooves over the circumference, such that opposing circumferential grooves and elevations are mutually engaged with one another.
  • the third bellows end piece 7c is surrounded on its radial outside 15c by a third safety catch 17c designed as a clamping ring and is clamped against the third sealing seat 9c by means of this.
  • the third sealing seat 9c is formed radially on the inside in relation to the third outer contour 12c of the third air spring piston 6c, so that a third shoulder area 10c is formed on the third air spring piston 6c, which extends radially.
  • the third trigger safety device 17c is surrounded radially on the outside by a fifth piston shoulder attachment 16e, which is arranged at least partially placed on the third shoulder region 10c of the third air spring piston 6c.
  • This fifth piston shoulder attachment 16e has a U-shaped profile geometry in cross section. In the assembled state, the radial outside 18c of its radially outer leg of the U runs flush with the radial outer contour 12c of the third air spring piston 6c. The radially inner leg of the U of the fifth The radial inner side 19c of the piston shoulder attachment 16e rests in a form-fitting manner on the third trigger safety device 17c, which is designed as a clamping ring.
  • FIG. 9 shows the fifth piston shoulder attachment 16e in a perspective view with a view of its recess.
  • this fifth piston shoulder attachment 16e is produced as a one-piece deep-drawn formed part from sheet steel.
  • the assembly of the third air spring 1c is analogous to the assembly of the first air spring 1a already described, with the fifth piston shoulder attachment 16e only being placed on the shoulder area 10c in a final assembly step. Accordingly, first the fifth piston shoulder attachment 16e is pushed over the air spring bellows 3c, then the trigger safety device 17c designed as a clamping ring. The still cylindrical third bellows end piece 7c is then pushed onto the sealing seat 9c. Then the trigger safety 17c designed as a clamping ring is pushed over the bellows end piece and clamped and finally the fifth piston shoulder attachment 16e is pulled down over the trigger safety 17c onto the shoulder area 10c of the piston 6c. The air spring bellows 1c nestles against the radial outside 18c of the fifth piston shoulder attachment 16e as it rolls during operation of the air spring 1c.
  • the arrangement of the fifth piston shoulder attachment 16e advantageously combines a small-diameter trigger safety device 17c with a large rolling diameter of the air spring bellows 3c on the air spring piston 6c, namely the outer diameter of the fifth piston shoulder attachment 16e.
  • the diameter of the trigger safety device is also the rolling diameter of the air spring bellows on the air spring piston, a higher load capacity of the air spring 1c can be achieved in the present case.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder (1a) mit einem elastischen Luftfederbalg (3a), wobei der Luftfederbalg an seinem ersten offenen Ende mit einem Luftfederdeckel (2) sowie an seinem zweiten offenen Ende mit einem Luftfederkolben (6a) abgedichtet verbunden ist und dadurch einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum (4) wenigstens teilweise umgrenzt, wobei der Luftfederbalg eine am Luftfederkolben (6a) abrollbare Rollfalte (5) ausbildet, wobei der Luftfederbalg zumindest an seinem dem Luftfederkolben zugewandten einen Ende einen Befestigungswulst (7a) aufweist, wobei an dem balgseitigen axialen Ende des Luftfederkolbens (6a) ein sich nach radial innen erstreckender Schulterbereich (10a) ausgebildet ist, wobei radial innen an dem Schulterbereich ein konischer Dichtsitz (9a) ausgebildet ist, wobei der Befestigungswulst mit einer radial inneren Dichtfläche (13a) an dem konischen Dichtsitz des Luftfederkolbens den Arbeitsraum abdichtend anliegt, und wobei der Befestigungswulst mit seiner zum Luftfederkolben weisenden Unterseite (14a) auf den Schulterbereich des Luftfederkolbens axial aufgeschoben ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass ein ringförmiger Kolbenschulteraufsatz (16a) an dem Schulterbereich des Luftfederkolbens angeordnet ist, dass der Kolbenschulteraufsatz eine radiale Innenseite (19a) aufweist, welche unmittelbar oder mittelbar an die radiale Außenseite (15a) des Befestigungswulstes des Luftfederbalgs angrenzt, und dass der Kolbenschulteraufsatz eine radiale Außenseite (18a) aufweist, welche zumindest im Bereich deren größten Außendurchmessers radial bündig an einer radialen Außenkontur (12a) des Luftfederkolbens anschließt.

Description

Beschreibung
Luftfeder
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem elastischen Luftfederbalg, wobei der Luftfederbalg an seinem ersten offenen Ende mit einem Luftfederdeckel sowie an seinem zweiten offenen Ende mit einem Luftfederkolben abgedichtet verbunden ist und dadurch einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise umgrenzt, wobei der Luftfederbalg eine am Luftfederkolben abrollbare Rollfalte ausbildet, wobei der Luftfederbalg zumindest an seinem dem Luftfederkolben zugewandten einen Ende einen Befestigungswulst aufweist, wobei an dem balgseitigen axialen Ende des Luftfederkolbens ein sich nach radial innen erstreckender Schulterbereich ausgebildet ist, wobei radial innen an dem Schulterbereich ein konischer Dichtsitz ausgebildet ist, wobei der Befestigungswulst mit einer radial inneren Dichtfläche an dem konischen Dichtsitz des Luftfederkolbens den Arbeitsraum abdichtend anliegt, und wobei der Befestigungswulst mit seiner zum Luftfederkolben weisenden Unterseite entlang des Dichtsitzes in Richtung auf den Schulterbereich des Luftfederkolbens axial aufgeschoben ist.
Luftfedern sind in einer Vielzahl von Ausführungen für Anwendungen in verschiedenen Bereichen bekannt. Im Fahrzeugbereich werden sie, eingespannt zwischen Fahrwerk und Karosserie, beispielsweise in Straßen- oder Schienenfahrzeugen eingesetzt, um eine komfortable Federung zu erreichen. Im Fahrzeugbereich werden sie außerdem für Kabinenlagerungen und Sitzfederungen verwendet. In anderen Anwendungen werden sie beispielsweise als Kompensatoren zum Ausgleich von Relativbewegungen miteinander verbundener Rohrsysteme oder zur Lagerung von Maschinen oder anderer Einrichtungen genutzt.
Eine derartige Luftfeder weist einen elastischen Luftfederbalg auf, an dessen beiden offenen Enden meistens jeweils ein Befestigungswulst ausgebildet ist, mittels denen der Luftfederbalg an den beiden Luftfederbauteilen Luftfederdeckel und Luftfederkolben befestigt ist. Durch die Luftfeder ist ein mit Druckluft gefüllter Arbeitsraum umgrenzt. Luftfederbälge sind in verschiedenen Ausführungsformen unter anderem als Rollbälge mit einer Rollfalte und mit gebördeltem und/oder konischem Befestigungswulst, als Schlauchrollbälge mit Klemmbefestigung oder als Faltenbälge mit mehreren Falten bekannt.
Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck, wobei der Luftfederbalg unter der Einwirkung einer mechanischen Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf einer Außenkontur des Luftfederkolbens abrollt. Der meistens plattenförmige Luftfederdeckel befindet sich üblicherweise, in der Gebrauchslage der Luftfeder gesehen, oben auf dem Luftfederbalg, der Luftfederkolben befindet sich hingegen unten. Im Falle einer Fahrgestell-Luftfeder eines Kraftfahrzeugs oder Schienenfahrzeugs ist der Luftfederdeckel die Schnittstelle zum Fahrzeugrahmen, zum Aufbau oder zum Chassis des Fahrzeugs. Der Luftfederkolben stellt die Schnittstelle zur Fahrzeugachse dar.
Das im montierten Zustand der Luftfeder untere Anschlussbauteil, also der Luftfederkolben, besteht üblicherweise aus einem tiefgezogenen, gerollten, gewirbelten und verschweißten Stahlblech. Er kann aber auch aus einem in einem Spritzgussverfahren hergestellten, glasfaserverstärkten oder unverstärkten Kunststoff oder aus Aluminium-Druckguss bestehen.
Um einen dichten und sicheren Sitz eines Endes des Luftfederbalgs an einem Anschlussbauteil der Luftfeder zu erreichen, sind verschiedene abdichtende Anschlussarten bekannt. Ein bekannter Anschluss eines Endes des Luftfederbalgs an einem Anschlussbauteil erfolgt durch einen konisch geformten Befestigungswulst, welcher auf einen ebenfalls konischen Bereich des Anschlussbauteils aufgesteckt wird.
Die DE 10 2008 055 511 A1 , die DE 10 2008 055 512 A1 und die EP 1 797 346 B1 zeigen beispielsweise Luftfedern mit einem Luftfederkolben und einem Luftfederbalg, wobei der Luftfederbalg an seinem, dem Luftfederkolben zugewandten Ende einen Befestigungswulst mit einem Wulstkern aufweist. Der Wulst liegt mit seiner konischen Dichtfläche an einem konischen Dichtsitz des Luftfederkolbens dichtend an. Der konische Dichtsitz weist zusätzlich im oberen Bereich eine als Haltenase ausgebildete Abzugssicherung zum Halten des Befestigungswulstes auf.
Die DE 10 2010 036 972 A1 und die WO 2013/182 419 A1 zeigen Luftfedern mit konischen Dichtsitzen, bei denen als Abzugssicherung Sperr- beziehungsweise Spannringe angeordnet sind, welche in einer Nut des Luftfederkolbens eingelegt sind, um einen konusförmigen Befestigungswulst des Luftfederbalgs gegen ein Abrutschen von dem konischen Dichtsitz axial zu sichern.
Die DE 42 30 249 A1 beschreibt eine Luftfeder mit einer teilweisen Umbördelung eines Kolbenkonus-Endes als Abzugssicherung im montierten Zustand.
Die DE 10 2012 100 753 A1 beschreibt eine Luftfeder mit einem konischen Dichtsitz, bei der im montierten Zustand des Luftbalgs ein Befestigungsring über den Kolbenkonus geschoben ist, dessen Laschen zur Halterung des Luftfederbalgs plastisch deformiert sind, sodass eine Abzugssicherung geschaffen ist.
Die EP 2 690 306 A1 zeigt eine Luftfeder mit einem zylindrischen Dichtsitz, wobei ein hohlzylindrischer Luftfederkolben mit seinem topfförmigen Innenraum mit einem von einem Luftfederbalg eingefassten Arbeitsraum in ständigem Luftaustausch steht. Der Luftfederbalg weist an seinem dem Luftfederkolben zugewandten offenen Ende einen Befestigungswulst auf, welcher den radial inneren Mantelrand des Luftfederkolbens umgreift und dichtend an diesem inneren Mantelrand anliegt. Der Befestigungswulst ist durch einen Befestigungsring in seiner Lage am Luftfederkolben dadurch gehalten, dass der Luftfederbalg den Befestigungsring schlaufenartig umgreift. Der Befestigungsring weist einen keilförmigen Abschnitt auf, welcher mit einem im Betrieb ebenfalls keilförmigen Abschnitt des Befestigungswulstes geometrisch korrespondiert. Nachteilig ist, dass die Herstellung und/oder die Montage eines Luftfederkolbens mit einer radial innen vorgenommenen Anbindung für den Luftfederbalg, insbesondere wenn ein konischer Dichtsitz vorgesehen ist, häufig schwierig und aufwendig ist.
Bei Luftfederkolben mit einem konischen Dichtsitz ohne eine Abzugssicherung in Form einer Haltenase oder dergleichen besteht meistens die Gefahr des Abziehens des Luftfederbalgs von dem Dichtsitz bei einer Streckung des Luftfederbalges, wie sie bei einer vollen Ausfederung der Luftfeder vorkommt. Auf eine zusätzliche Abzugssicherung in Form einer Haltenase, eines Sperrrings, einer Klammerung oder dergleichen kann daher in der Regel nicht verzichtet werden.
Andererseits ergeben sich bei der Anordnung und Ausbildung einer derartigen Abzugssicherung benachbart zu dem Dichtsitz des Luftfederkolbens Schwierigkeiten bei der Herstellung, beispielsweise durch Unzugänglichkeiten beim Ansetzen des Werkzeuges zum Umformen von Blechkolben oder beim Entformen von Gusskolben aus der Gussform. Insbesondere ist bei Luftfederkolben aus Stahlblech die Formung einer konischen Dichtfläche, einer Haltenase oder von Bördellaschen relativ schwierig und aufwendig. Bei Luftfederkolben aus Kunststoffspritzguss oder aus Aluminiumdruckguss ist das Lösen und Entfernen einer konischen Dichtfläche oder einer Haltenase aus der Gussform im Herstellungsprozess schwierig und erfordert meistens mehrere Arbeitsschritte oder besondere Vorrichtungen. Bei Luftfederkolben mit einem in einer Nut eingelegten Ring als Abzugssicherung für den Luftfederbalg ist die Montage des Ringes auf einer axial ohne Schwierigkeiten handhabbar. Im Falle eines Luftfederkolbens, an dem der Luftfederbalg mittels eines Klemmringes auf dem Kolben gehalten ist, ist wegen der Unzugänglichkeit für die Backen eine Klemmung auf einem eingezogenen Klemmbereich nicht möglich.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs genannten Art vorzustellen, also mit einem elastischen Luftfederbalg und einem Luftfederkolben, an dem der Luftfederbalg abrollt, wobei der Luftfederkolben eine axial eingezogene Auflageschulter mit einem Dichtsitz für den Luftfederbalg aufweist, welche die beschriebenen Nachteile nicht aufweist. Insbesondere soll eine solche Luftfeder einfach und kostengünstig herstellbar sowie leicht montierbar sein. Diese Luftfeder soll zudem für den Einsatz in Luftfedersystemen von Straßenfahrzeugen, Schienenfahrzeugen und industriellen Anwendungen geeignet sein.
Die Lösung dieser Aufgabe wurde mit einer Luftfeder erreicht, welche die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs aufweist. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die Erfindung ging von der Erkenntnis aus, dass die gestiegenen Belastungen und Komfortansprüche an Luftfedern sowie die gestiegenen Anforderungen an eine einfache und kostengünstige Herstellung einer verbesserten endseitigen Befestigung des Befestigungswulstes des Luftfederbalgs an dem in Gebrauchslage unten angeordneten Anschlussteil sowie einer sicheren, druckfesten und zugfesten Abdichtung des Arbeitsraumes bedürfen. Dies wird durch eine modifizierte Gestaltung und Montage eines Schulterbereichs des Luftfederkolbens unter Einbeziehung des Dichtsitzes und der Befestigung des Befestigungswulstes erreicht.
Die Erfindung betrifft daher eine Luftfeder mit einem elastischen Luftfederbalg, wobei der Luftfederbalg an seinem ersten offenen Ende mit einem Luftfederdeckel sowie an seinem zweiten offenen Ende mit einem Luftfederkolben abgedichtet verbunden ist und dadurch einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum wenigstens teilweise umgrenzt, wobei der Luftfederbalg eine am Luftfederkolben abrollbare Rollfalte ausbildet, wobei der Luftfederbalg zumindest an seinem dem Luftfederkolben zugewandten einen Ende einen Befestigungswulst aufweist, wobei an dem balgseitigen Ende des Luftfederkolbens ein axial eingezogener Schulterbereich ausgebildet ist, an dessen radial inneren Ende ein Dichtsitz ausgebildet ist, wobei der Befestigungswulst mit seiner Dichtfläche an dem Dichtsitz des Luftfederkolbens den Arbeitsraum abdichtend anliegt, und wobei der Befestigungswulst mit seiner zum Luftfederkolben weisenden Unterseite entlang des Dichtsitzes in Richtung auf den Schulterbereich des Luftfederkolbens aufgeschoben ist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung bei dieser Luftfeder vor, dass ein separater, ringförmiger Kolbenschulteraufsatz an dem Schulterbereich des Luftfederkolbens angeordnet ist, dass dieser Kolbenschulteraufsatz eine radiale Innenseite aufweist, welche unmittelbar oder mittelbar an der radialen Außenseite des Befestigungswulstes des Luftfederbalgs angrenzt, und dass der Kolbenschulteraufsatz eine radiale Außenseite aufweist, welche zumindest im Bereich deren größten Außendurchmessers radial bündig an einer radialen Außenkontur des Luftfederkolbens anschließt, sodass sich der Aufsatz an die Kolbenschulter anschmiegt.
Folgende Begriffsdefinitionen werden hier verwendet: Unter einem Kolbenschulteraufsatz wird ein Anbauteil zur axialen Verlängerung des Schulterbereiches eines Luftfederkolbens verstanden. Der Schulterbereich eines Luftfederkolbens wird auch Auflageschulter genannt.
Durch die vorgeschlagene technische Lösung ist eine Luftfeder geschaffen, welche auch bei einem radial tief innen angeordneten Dichtsitz am Luftfederkolben einfach herstellbar und leicht montierbar ist. Der Kolbenschulteraufsatz mit den Merkmalen der Erfindung kann in einem separaten Arbeitsschritt an dem Luftfederkolben montiert werden. Insbesondere kann das Auflegen des Kolbenschulteraufsatzes vorteilhaft nach der Montage des Luftfederbalgs erfolgen. Die Luftfeder kann grundsätzlich für Luftfederkolben konzipiert sein, welche eine Abzugssicherung zum Schutz des Luftfederbalgs gegen ein unbeabsichtigtes Abziehen von seiner endseitigen Befestigung am Luftfederkoben aufweisen, als auch für Luftfederkolben ohne eine derartige Abzugssicherung. Dabei kann der Schulterbereich des Luftfederkolbens konstruktiv so vereinfacht ausgebildet sein, dass bei der Kolbenherstellung Umformwerkzeuge leichter ansetzbar oder Gussformen einfacher handhabbar sind. Dies wird dadurch ermöglicht, dass der axial endseitige Schulterbereichs des Luftfederkolbens erst in einem separaten Montageschritt mittels des Aufsatzes vervollständigt wird. Der Luftfederbalg stützt sich durch den Kolbenschulteraufsatz auf dem Schulterbereich des Luftfederkolbens ab und rollt im Betrieb der Luftfeder sicher über den Kolbenschulteraufsatz am Kolbenmantel ab. Dabei kann der Rollbalg auch den Aufsatz vor einem radialen Verrutschen auf dem Schulterbereich des Luftfederkolbens schützen bzw. zentriert diesen zum Kolben. Es ist auch möglich, den montieren Kolbenschulteraufsatz wieder von dem Schulterbereich eines Luftfederkolbens abzunehmen. Dadurch ist eine leichte und zerstörungsfreie Demontage der Luftfeder möglich.
Bei der Herstellung eines Luftfederkolbens aus Stahlblech einer die Merkmale der Erfindung aufweisenden Luftfeder können bei Bedarf ein konischer Dichtsitz und eine radial um laufende Haltenase leicht in das Material eingeformt werden, da der Kolbenschulteraufsatz in einem späteren Arbeitsschritt montiert werden kann. Die Auflageschulter beziehungsweise der Kolbenschulterbereich kann in einer Ebene, also ohne Erhöhungen oder Vertiefungen ausgebildet sein. Der Kolbenschulteraufsatz und die Auflageschulter sind bei der Formung von Dichtsitz und Haltenase am Kolbenkörper einem Rollwerkzeug oder dergleichen somit nicht im Weg.
Außerdem können bei der Herstellung von Luftfederkolben aus Kunststoff oder aus Aluminium-Druckguss konische Dichtsitze und Haltenasen eingeformt werden, da für die Gestaltung der Gussform der später einlegbare Kolbenschulteraufsatz nicht berücksichtigt werden muss. Es können somit einfache Gussformen verwendet werden, welche für das Entformen des Luftfederkolbens nach dem Gussvorgang keine besonderen Vorrichtungen erfordern.
Zudem können Luftfederkolben, welche Klemmvorrichtungen zum Befestigen des Befestigungswulstes aufweisen, hergestellt werden, bei denen die Klemmvorrichtung, beispielsweise ein Spannring, einen kleineren Durchmesser als der Außendurchmesser des Luftfederkolbens beziehungsweise des Kolbenmantels, auf dem der Luftfederbalg abrollt, aufweist. Die Montage des Spannrings wird dadurch erleichtert, dass es möglich ist, den Kolbenschulteraufsatz erst nach dem Einlegen des Spannrings in eine Kolbennut oder dergleichen in seiner endgültigen Lage zu positionieren. Der radiale Abstand zwischen dem Spannringaußendurchmesser und dem radial äußeren Kolbendurchmesser kann durch den Kolbenschulteraufsatz quasi überbrückt werden. Die Kolbendurchmesser und der Spannringaußendurchmesser können daher weitgehend unabhängig voneinander konzipiert werden. In jedem Fall wird die Tragkraft der Luftfeder nicht durch eine im Durchmesser verringerte Klemmvorrichtung für den Luftfederbalg beeinträchtigt. Außerdem kann durch einen Luftfederbalg, der auf einem radial innen angeordneten Dichtsitz geklemmt ist, mithilfe des Kolbenschulteraufsatzes im Vergleich zu einem auf den Außenumfang des Luftfederkolbens geklemmten Luftfederbalg ein größerer Federweg in Richtung einer Ausfederung der Luftfeder erreicht werden.
Auch bei einem Kolben mit konischer Abdichtung und horizontaler Schulter kann durch den Schulteraufsatz ein größerer Federweg erreicht werden. Der Aufsatz stellt eine Kolbenmantelverlängerung dar, ohne dass sich die Einbaulänge vergrößert oder sich die Freigängigkeit verringert. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kolbenschulteraufsatz aus mindestens zwei einzelnen Ringsegmenten besteht, wobei die Ringsegmente im montierten Zustand an ihren Enden aneinander liegen und dabei geometrisch einen durchgehend geschlossenen Ring bilden. Demnach kann der Kolbenschulteraufsatz mehrteilig ausgebildet sein. Ein mehrteiliger Kolbenschulteraufsatz kann beispielsweise aus zwei Ringsegmenten bestehen. Dies ist vorteilhaft, wenn der Befestigungswulst des Luftfederbalgs besonders steif ist oder wenn sein Durchmesser so groß ist, dass ein einteiliger Kolbenschulteraufsatz bei der Montage nicht oder nur schwer über den Befestigungswulst gezogen werden kann. Ein über seinen Umfang zweifach geteilter Kolbenschulteraufsatz kann hingegen einfach um den Befestigungswulst gelegt werden.
Eine Weiterbildung hierzu sieht vor, dass der Kolbenschulteraufsatz aus mindestens zwei einzelnen Ringsegmenten besteht, welche im montierten Zustand einen durchgehend geschlossenen Ring bilden, wobei die Ringsegmente mit an den Ringsegmenten angeordneten Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Schnappoder Rastelemente, formschlüssig miteinander verbindbar sind. Demnach kann der Kolbenschulteraufsatz beispielsweise aus zwei gleichgroßen und baugleichen Ringsegmenten bestehen, welche jeweils an einem Ende einen Rasthaken und an ihrem anderen Ende eine Rastnut aufweisen, welche bei der Montage in Eingriff miteinander gebracht werden. Dadurch entsteht im montierten Zustand ein fest geschlossener Ring, bei dem störende Relativbewegungen der Ringsegmente beim Ausfedern und Einfedern der Luftfeder ausgeschlossen sind.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Luftfeder ist vorgesehen, dass der Kolbenschulteraufsatz als ein Hohlkörper ausgebildet ist, welcher eine radiale Außenseite und eine radiale Innenseite aufweist, die durch eine dazwischen angeordnete Rippenstruktur einstückig fest miteinander verbunden sind. Dadurch ist ein gewichtsoptimierter, also besonders leichter und dennoch sehr stabiler Kolbenschulteraufsatz gebildet, welcher gegen Deformierungen aufgrund von Belastungen im Federbetrieb gut gesichert ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Kolbenschulteraufsatz lose auf den Schulterbereich des Luftfederkolbens aufsetzbar ausgebildet ist. Demnach ist es ausreichend, den Kolbenschulteraufsatz auf den Schulterbereich des Luftfederkolbens aufzusetzen, da sich der Kolbenschulteraufsatz im Betrieb der fertig montierten Luftfeder selbstständig an den Luftfederkolben anlegen wird. Dadurch ist die Montage der Luftfeder besonders einfach.
Eine dazu alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Kolbenschulteraufsatz mittels Verbindungsmitteln kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Schulterbereich des Luftfederkolbens verbindbar ist. Demnach kann der Kolbenschulteraufsatz fest mit dem Schulterbereich des Luftfederkolbens verbunden werden, beispielsweise durch Verschrauben, Klammern und/oder Kleben. Dadurch ist der Kolbenschulteraufsatz gegen ein Abheben von dem Schulterbereich eines Luftfederkolbens im Federbetrieb gesichert.
Die Luftfeder mit den Merkmalen der Erfindung kann mit Luftfederkolben aufgebaut sein, welche aus verschiedenen Werkstoffen bestehen. Demnach kann der Luftfederkolben, je nach Anforderungen an Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und/oder chemische Beständigkeit, als ein tiefgezogenes Stahlblechumformteil, als ein Kunststoffspritzgussteil oder als ein Druckgussteil aus einer Gusslegierung, wie Aluminiumdruckguss oder Zinkdruckguss, hergestellt sein.
Schließlich betrifft die Erfindung auch einen Luftfederkolben einer Luftfeder, welche gemäß wenigstens einem der beschriebenen und in den Vorrichtungsansprüchen definierten Merkmale aufgebaut ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einigen in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 einen Abschnitt einer Luftfeder mit einem Luftfederbalg, einem Luftfederkolben und einem Kolbenschulteraufsatz in einem axialen Längsschnitt in einer entlang einer Längsachse des Kolbenschulteraufsatzes verlaufenden Ebene gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Kolbenschulteraufsatzes gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Teils eines zweiteiligen Kolbenschulteraufsatzes gemäß einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftfeder,
Fig. 4 den Kolbenschulteraufsatz gemäß Fig. 3 im Querschnitt einer senkrecht zur Längsachse des Kolbenschulteraufsatzes verlaufenden Ebene,
Fig. 5 einen Abschnitt einer Luftfeder mit einem Kolbenschulteraufsatz im axialen Längsschnitt ähnlich wie in Fig. 1 , jedoch gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht auf die kolbennahe Unterseite des Kolbenschulteraufsatzes gemäß Fig. 5,
Fig. 7 einen Abschnitt einer Luftfeder mit einem Kolbenschulteraufsatz im axialen Längsschnitt gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 8 einen Abschnitt einer Luftfeder mit einem Kolbenschulteraufsatz im axialen Längsschnitt gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung, und
Fig. 9 eine perspektivische Ansicht auf die kolbennahe Unterseite des Kolbenschulteraufsatzes gemäß Fig. 8. Einige Bauelemente in den Figuren stimmen in ihrem Aufbau und/oder in ihrer Funktion überein, sodass diese zur Vereinfachung mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.
Der Aufbau und die Funktionsweise einer Luftfeder sind an sich bekannt.
Beispielsweise sei dazu auf die bereits eingangs erwähnten Patentanmeldungen DE 10 2008 055 511 A1 , DE 42 30 249 A1 und WO 2013/182 419 A1 verwiesen. Die Figuren beschränken sich zur Vereinfachung daher jeweils lediglich auf einen Ausschnitt eines axialen Längsschnitts entlang einer Längsachse 25 beziehungsweise einer Symmetrieachse durch eine zylindrische Luftfeder. Bei diesen Luftfedern ist jeweils ein Luftfederbalg mit einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel druckdicht verbunden sowie über diese mit einem Bauteil eines Fahrwerks und einem Bauteil einer Fahrzeugkarosserie eines Kraftfahrzeugs verbindbar.
Demnach weist die in Fig. 1 ausschnittsweise dargestellte erste Luftfeder 1 a einen lediglich angedeuteten Luftfederdeckel 2 sowie einen ersten Luftfederkolben 6a auf, an welchen ein erster Luftfederbalg 3a mit jeweils einem offenen Ende abdichtend befestigt ist. Der Luftfederbalg 3a ist aus einem Elastomer hergestellt, begrenzt einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum 4 wenigstens teilweise, und rollt im Betrieb unter Ausbildung wenigstens einer Rollfalte 5 an dem ersten Luftfederkolben 6a ab.
Die luftfederdeckelseitige Anbindung des Luftfederkolbens 6a ist nicht Gegenstand der Erfindung, daher beschränkt sich die folgende Beschreibung auf die luftfederkolbenseitige Anbindung des Luftfederbalgs 3a. Der erste Luftfederbalg 3a weist demnach an seinem kolbenseitigen offenen Ende einen als Ring ausgebildeten, im Axialschnitt des Luftfederkörpers konischen ersten Befestigungswulst 7a auf. In den Befestigungswulst 7a ist ein Wulstkern 8, beispielsweise ein Drahtring, eingelegt und einvulkanisiert. Der erste
Luftfederbalg 3a kann mit einem nicht dargestellten, in das Elastomer eingelegten Gewebe als Festigkeitsträger verstärkt sein, wobei der Festigkeitsträger vorzugsweise an dem Wulstkern 8 verbunden ist.
Der Befestigungswulst 7a ist an einem im Axialschnitt des Luftfederkolbens 6a konischen ersten Dichtsitz 9a angeordnet. Dieser Dichtsitz 9a ist an einem arbeitsraumseitigen ersten zylindrischen Kolbenfortsatz 11a des Luftfederkolbens 6a ausgebildet und weist im Vergleich mit der Außenkontur 12a des Mantels des Luftfederkolbens 6a einen geringeren Außendurchmesser auf. Zwischen dem Kolbenfortsatz 11a und der radialen Außenkontur 12a des Mantels des Luftfederkolbens 6a ist dadurch ein erster Schulterbereich 10a ausgebildet, welcher sich radial erstreckt.
Der Befestigungswulst 7a des Luftfederbalgs 3a schmiegt sich mit seiner radial innenliegenden ersten Dichtfläche 13a an eine zugeordnete erste Dichtfläche 24a des ersten Dichtsitzes 9a beziehungsweise des Kolbenfortsatzes 11a abdichtend an. Mit seiner Unterseite 14a sitzt der Befestigungswulst 7a mit Abstand zu dem Schulterbereich 10a des Luftfederkolbens 6a. Mit seiner radialen Außenseite 15a liegt der Befestigungswulst 7a mit Spiel zu einem im Folgenden näher beschriebenen ersten Kolbenschulteraufsatz 16a an.
Außerdem ist an dieser ersten Luftfeder 1a eine erste Abzugssicherung 17a angeordnet, welche den Befestigungswulst 7a gegen Abziehen festhält. Die Abzugssicherung 17a ist vorliegend als ein Sicherungsring ausgebildet, welcher in einer in dem Kolbenfortsatz 11a des Luftfederkolbens 6a oberhalb des Befestigungswulstes 7a angeordneten Nut eingelegt ist und den Befestigungswulst 7a gegen ein Abziehen von seinem Dichtsitz 9a durch Zugkräfte, welche im Betrieb der ersten Luftfeder 1a in Axialrichtung erzeugt werden und an dem Luftfederbalg 3a und dem Befestigungswulst 7a angreifen, sichert.
Der in Fig. 2 perspektivisch dargestellte erste Kolbenschulteraufsatz 16a ist gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung als ein einteiliges Kunststoff- Spritzgussteil hergestellt. Dieser Kolbenschulteraufsatz 16a ist im Axialschnitt der Luftfeder 1a hier im Wesentlichen konisch und in seinem von dem
Schulterbereich 10a des Luftfederkolbens 6a abgewandten oberen Bereich abgerundet ausgebildet (siehe auch Fig.1 ). Vorliegend ist der Kolbenschulteraufsatz 16a als ein ringförmiger Hohlkörper ausgebildet, zwischen dessen radialer Außenseite 18a (Außenmantel) und radialer Innenseite 19a (Innenmantel) eine diese fest und formstabil miteinander verbindende Rippenstruktur 20 ausgebildet ist. Alternativ dazu kann ein solcher Kolbenschulteraufsatz beispielsweise als ein Vollkörper aus Kunststoff oder aus Aluminium-Druckguss hergestellt sein.
Der erste Kolbenschulteraufsatz 16a gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist vorliegend lose auf den Schulterbereich 10a des Luftfederkolbens 6 aufgesetzt. Dazu wird bei der Montage der Luftfeder 1a gemäß Fig. 1 der Kolbenschulteraufsatz 16a zunächst über den kolbenseitigen ersten Befestigungswulst 7a geschoben. Anschließend wird der erste Befestigungswulst 7a auf den Dichtsitz 9a aufgeschoben oder aufgepresst. Danach wird die als Sicherungsring ausgebildete Abzugssicherung 17a in die zugeordnete Nut des Kolbenfortsatzes 11a des Kolbens 6a eingesetzt. Anschließend wird der Kolbenschulteraufsatz 16a über den ersten Befestigungswulst 7a in Richtung des Schulterbereichs 10a des Luftfederkolbens 6a heruntergezogen. Schließlich wird der Luftfederbalg 3a, wie in Fig. 1 gezeigt, über den Kolbenschulteraufsatz 16a und den Luftfederkolben 6a gekrempelt beziehungsweise abgerollt. Der erste Luftfederbalg 1a schmiegt sich dadurch an die radiale Außenseite 18a des Kolbenschulteraufsatzes 16a und weiter an die radiale Außenkontur 12a des Luftfederkolbens 6a an. Die wirksame Tragfläche der
Luftfeder 1a ist demnach - neben dem Außendurchmesser der Luftfeder im Betrieb - nicht durch den Außendurchmesser des ersten Befestigungswulstes 7a, sondern durch den größeren Außendurchmesser des Kolbenschulteraufsatzes 16a beziehungsweise den Außendurchmesser des Luftfederkolbens 6a definiert. Zudem ist die für die Abrollung nutzbare Kolbenlänge für den Luftfederbalg 3a verlängert.
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen in einer anderen Variante einen zweiten Kolbenschulteraufsatz 16b, welcher ähnlich wie der erste Kolbenschulteraufsatz 16a gemäß Fig. 2 als ein gerippter Hohlkörper aus Kunststoff ausgebildet ist. Allerdings ist dieser zweite Kolbenschulteraufsatz 16b an seinem Umfang doppelt geteilt, sodass sich zwei gleich große Ringsegmente 16b1 , 16b2 ergeben. An ihren beiden umfangsseitigen Enden weisen die beiden Ringsegmente 16b1 , 16b2 jeweils eine Rastnase 22 und eine Rastnut 23 auf, welche im montierten Zustand des zweiten Kolbenschulteraufsatzes 16b ineinandergreifen sowie eine kraft- und formschlüssige Rastverbindung 21 herstellen. Der zweiteilige zweite Kolbenschulteraufsatz 16b kann bei Bedarf erst während der Montage der Luftfeder zusammengesetzt werden und erleichtert dadurch die Montage an dem Luftfederkolben 6a.
Fig. 5 und Fig. 6 zeigen eine andere Weiterbildung der Luftfeder 1a gemäß Fig. 1 mit einem dritten Kolbenschulteraufsatz 16c. Dieser dritte Kolbenschulteraufsatz 16c ist in Fig. 6 perspektivisch dargestellt und als ein einteiliges Blechumformteil, beispielsweise als ein tiefgezogenes Stahlblechteil, hergestellt. Das Profil des dritten Kolbenschulteraufsatzes 16c ist an das konische, nach oben hin abgerundete Profil des ersten Kolbenschulteraufsatzes 16a gemäß Fig. 1 geometrisch angelehnt oder mit diesem identisch. Fig. 5 zeigt zum Vergleich den dritten Kolbenschultereinsatz 16c im montierten Zustand an der sonst baugleichen Luftfeder 1a gemäß Fig. 1.
Die Fig. 7 zeigt ausschnittweise eine vierte Ausführungsform einer die Merkmale der Erfindung aufweisenden zweiten Luftfeder 1 b, bei der diese zweite Luftfeder 1 b einen zweiten Luftfederkolben 6b und einen zweiten Luftfederbalg 3b aufweist. Dieser zweite Luftfederbalg 3b weist an seinem luftfederkolbenseitigen offenen Ende einen als Ring ausgebildeten, im Axialschnitt des Luftfederkörpers konischen zweiten Befestigungswulst 7b auf. Auch in diesen zweiten Befestigungswulst 7b ist ein ringförmiger Wulstkern 8 einvulkanisiert.
Der zweite Befestigungswulst 7b ist an einem im Axialschnitt des zweiten Luftfederkolbens 6b konischen zweiten Dichtsitz 9b angeordnet. Dieser zweite Dichtsitz 9b ist an einem arbeitsraumseitigen zylindrischen zweiten Kolbenfortsatz 11 b des zweiten Luftfederkolbens 6b mit einem im Vergleich zu diesem zweiten Luftfederkolben 6b geringeren Außendurchmesser ausgebildet. Radial zwischen dem zweiten Kolbenfortsatz 11 b und der Außenkontur 12b des Mantels des zweiten Luftfederkolbens 6b ist ein zweiter Schulterbereich 10b an diesem ausgebildet.
Der Befestigungswulst 7b des zweiten Luftfederbalgs 3b schmiegt sich mit seiner radial innenliegenden zweiten Dichtfläche 13b an eine zugeordnete zweite Dichtfläche 24b des zweiten Dichtsitzes 9b abdichtend an. Mit seiner Unterseite 14b sitzt der zweite Befestigungswulst 7b nahe dem Schulterbereich 10b des zweiten Luftfederkolbens 6b. Mit seiner radialen Außenseite 15b liegt der zweite Befestigungswulst 7b an einem vierten Kolbenschulteraufsatz 16d an. Außerdem ist an der zweiten Luftfeder 1 b eine zweite Abzugssicherung 17b ausgebildet, welche den zweiten Befestigungswulst 7b axial festhält. Diese zweite Abzugssicherung 17b ist als eine umlaufende Haltenase ausgebildet, welche den Befestigungswulst 7b oberhalb seiner radial inneren Dichtfläche 13b axial und radial übergreift.
Der vierte Kolbenschulteraufsatz 16d ist vorliegend als ein einteiliges, tiefgezogenes, halbschalenförmiges Stahlblechumformteil ausgebildet. Dieser vierte Kolbenschulteraufsatz 16d verlängert durch seine Geometrie und insbesondere durch seine radiale Außenseite 18b die Außenkontur 12b des radial äußeren Mantels des zweiten Luftfederkolbens 6b axial. Im Axialschnitt der zweiten Luftfeder 1 b gemäß Fig. 7 ist erkennbar, dass der zweite Kolbenschulteraufsatz 16d im Wesentlichen kreisförmig ausgebildet ist sowie an seiner radialen Innenseite 19b hin zur radialen Außenseite 15b des Befestigungswulstes 7b abgewinkelt und an die Kontur des Befestigungswulstes 7b angepasst ist. Die Form des Schulteraufsatzes 16d ist außerdem an den Kolbenschulterbereich 10b angepasst sowie den Radius vom Übergang der Schulter zur Kolbenaußenkontur 12b. Darüber wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel auch der Aufsatz auf dem Kolben zentriert. Die axiale Höhe des vierten Kolbenschulteraufsatzes 16d ist im Vergleich zu dem ersten Kolbenschulteraufsatz 16a gemäß Fig. 1 jedoch geringer.
Bei der Montage wird zunächst der vierte Kolbenschulteraufsatz 16d auf den Schulterbereich 10b des zweiten Luftfederkolbens 6b aufgelegt und anschließend der Luftfederbalg 3b auf den zweiten Dichtsitz 9b gezogen. Die Abzugssicherung 17b und der Kolbenschulteraufsatz 16d gewährleisten im montierten Zustand einen sicheren Halt des Balgwustes 7b an dem zugeordneten Dichtsitz 9b.
Fig. 8 und Fig. 9 zeigen schließlich in einer fünften Ausführungsform eine dritte Luftfeder 1 c, welche einen dritten Luftfederkolben 6c und einen dritten Luftfederbalg 3c aufweist. Fig. 8 zeigt hierbei wieder nur einen zeichnerischen Ausschnitt von der dritten Luftfeder 1c. Dieser dritte Luftfederbalg 3c weist demnach an seinem luftfederkolbenseitigen offenen Ende einen als Ring ausgebildeten, im Axialschnitt des Luftfederkörpers zylindrisches drittes Balgendstück 7c auf. Das dritte Balgendstück 7c steht im Eingriff mit einer radialen Vertiefung in einem dritten zylindrischen Kolbenfortsatz 11c des dritten Luftfederkolbens 6c, wobei diese Vertiefung einen dritten Dichtsitz 9c bildet. Die dritte Dichtfläche 24c des dritten Dichtsitzes 9c und die dazu geometrisch passende dritte Dichtfläche 13c des dritten Balgendstücks 7c sind vorliegend über den Umfang mehrfach gerillt ausgebildet, derart dass jeweils gegenüberliegende umlaufende Rillen und Erhebungen wechselseitig miteinander in Eingriff sind. Das dritte Balgendstück 7c wird an seiner radialen Außenseite 15c von einer als Klemmring ausgebildeten dritten Abzugssicherung 17c umfasst und mittels dieser gegen den dritten Dichtsitz 9c gespannt.
Der dritte Dichtsitz 9c ist in Bezug zur dritten Außenkontur 12c des dritten Luftfederkolbens 6c radial innen ausgebildet, sodass an dem dritten Luftfederkolben 6c ein dritter Schulterbereich 10c ausgebildet ist, welcher sich radial erstreckt. Die dritte Abzugssicherung 17c ist radial außen von einem fünften Kolbenschulteraufsatz 16e umgriffen, welcher zumindest teilweise auf dem dritten Schulterbereich 10c des dritten Luftfederkolbens 6c aufgesetzt angeordnet ist. Dieser fünfte Kolbenschulteraufsatz 16e weist im Querschnitt eine U-förmige Profilgeometrie auf. Im montierten Zustand verläuft die radialen Außenseite 18c seines radial äußeren U-Schenkels erkennbar bündig zu der radialen Außenkontur 12c des dritten Luftfederkolbens 6c. Der radial innere U-Schenkel des fünften Kolbenschulteraufsatzes 16e liegt mit seiner radialen Innenseite 19c formschlüssig an der als Klemmring ausgebildeten dritten Abzugssicherung 17c an.
Die Fig. 9 zeigt den fünften Kolbenschulteraufsatz 16e in einer perspektivischen Darstellung mit Blick auf dessen Aussparung. Dieser fünfte Kolbenschulteraufsatz 16e ist im vorliegenden Beispiel als ein einteilig tiefgezogenes Umformteil aus einem Stahlblech hergestellt.
Die Montage der dritten Luftfeder 1c erfolgt analog zu der bereits beschriebenen Montage der ersten Luftfeder 1a, wobei der fünfte Kolbenschulteraufsatz 16e erst in einem letzten Montageschritt auf den Schulterbereich 10c aufgesetzt wird. Demnach wird zunächst der fünfte Kolbenschulteraufsatz 16e über den Luftfederbalg 3c geschoben, danach die als Klemmring ausgebildete Abzugssicherung 17c. Anschließend wird das noch zylindrische dritte Balgendstück 7c auf den Dichtsitz 9c aufgeschoben. Danach wird die als Klemmring ausgebildete Abzugssicherung 17c über das Balgendstück geschoben und verklemmt und schließlich der fünfte Kolbenschulteraufsatz 16e über die Abzugssicherung 17c bis auf den Schulterbereich 10c des Kolbens 6c heruntergezogen. Der Luftfederbalg 1c schmiegt sich beim Abrollen im Betrieb der Luftfeder 1c an die radiale Außenseite 18c des fünften Kolbenschulteraufsatzes 16e an.
Durch die Anordnung des fünften Kolbenschulteraufsatzes 16e wird eine im Durchmesser kleine Abzugssicherung 17c mit einem großen Abrolldurchmesser des Luftfederbalgs 3c auf dem Luftfederkolben 6c, nämlich dem Außendurchmesser des fünften Kolbenschulteraufsatzes 16e, vorteilhaft kombiniert. Im Vergleich zu bekannten geklemmten Luftfedern, bei denen der Durchmesser der Abzugssicherung zugleich der Abrolldurchmesser des Luftfederbalgs auf dem Luftfederkolben ist, kann vorliegend eine höhere Tragkraft der Luftfeder 1c erreicht werden. Bezugszeichenliste
1a Erste Luftfeder (1 . bis 3. Ausführungsform)
1 b Zweite Luftfeder (4. Ausführungsform)
1c Dritte Luftfeder (5. Ausführungsform)
2 Luftfederdeckel
3a Erster Luftfederbalg (1 . bis 3. Ausführungsform)
3b Zweiter Luftfederbalg (4. Ausführungsform)
3c Dritter Luftfederbalg (5. Ausführungsform)
4 Arbeitsraum
5 Rollfalte
6a Erster Luftfederkolben (1. bis 3. Ausführungsform)
6b Zweiter Luftfederkolben (4. Ausführungsform)
6c Dritter Luftfederkolben (5. Ausführungsform)
7a Erster Befestigungswulst (1 . bis 3. Ausführungsform)
7b Zweiter Befestigungswulst (4. Ausführungsform)
7c Drittes Balgendstück (5. Ausführungsform)
8 Wulstkern
9a Erster Dichtsitz (1 . bis 3. Ausführungsform)
9b Zweiter Dichtsitz (4. Ausführungsform)
9c Dritter Dichtsitz (5. Ausführungsform)
10a Erster Schulterbereich des Luftfederkolbens (1 . bis 3. Ausführungsform)
10b Zweiter Schulterbereich des Luftfederkolbens (4. Ausführungsform)
10c Dritter Schulterbereich des Luftfederkolbens (5. Ausführungsform)
11 a Erster Kolbenfortsatz (1 . bis 3. Ausführungsform)
11 b Zweiter Kolbenfortsatz (4. Ausführungsform)
11 c Dritter Kolbenfortsatz (5. Ausführungsform)
12a Erste Außenkontur des Luftfederkolbens (1. bis 3. Ausführungsform)
12b Zweite Außenkontur des Luftfederkolbens (4. Ausführungsform)
12c Dritte Außenkontur des Luftfederkolbens (5. Ausführungsformen)
13a Erste Dichtfläche des Befestigungswulstes (1. bis 3. Ausführungsform)
13b Zweite Dichtfläche des Befestigungswulstes (4. Ausführungsform) c Dritte Dichtfläche des Befestigungswulstes (5. Ausführungsform) a Erste Unterseite des Befestigungswulstes (1. bis 3. Ausführungsform)b Zweite Unterseite des Befestigungswulstes (4. Ausführungsform) c Dritte Unterseite des Befestigungswulstes (5. Ausführungsform) a Erste Außenseite des Befestigungswulstes (1. bis 3. Ausführungsform)b Zweite Außenseite des Befestigungswulstes (4. Ausführungsform)c Dritte Außenseite des Befestigungswulstes (5. Ausführungsform) a Erster Kolbenschulteraufsatz (1 . Ausführungsform) b Zweiter Kolbenschulteraufsatz (2. Ausführungsform) b1 Erstes Ringsegment des mehrteiligen Kolbenschulteraufsatzes 16bb2 Zweites Ringsegment des mehrteiligen Kolbenschulteraufsatzes 16bc Dritter Kolbenschulteraufsatz (3. Ausführungsform) d Vierter Kolbenschulteraufsatz (4. Ausführungsform) e Fünfter Kolbenschulteraufsatz (5. Ausführungsform) a Erste Abzugssicherung (1. bis 3. Ausführungsformen) b Zweite Abzugssicherung (4. Ausführungsform) c Dritte Abzugssicherung (5. Ausführungsform) a Erste Außenseite des Kolbenschulteraufsatzes (1. bis 3. Ausführungsform)b Zweite Außenseite des Kolbenschulteraufsatzes (4. Ausführungsform)c Dritte Außenseite des Kolbenschulteraufsatzes (5. Ausführungsform)a Erste Innenseite des Kolbenschulteraufsatzes (1. bis 3. Ausführungsformen)b Zweite Innenseite des Kolbenschulteraufsatzes (4. Ausführungsform)c Dritte Innenseite des Kolbenschulteraufsatzes (5. Ausführungsform) Rippenstruktur des Kolbenschulteraufsatzes (1. und 2. Ausführungsform) Rastverbindung des Kolbenschulteraufsatzes (2. Ausführungsform) Rastnase des Kolbenschulteraufsatzes (2. Ausführungsform) Rastnut des Kolbenschulteraufsatzes (2. Ausführungsform) a Erste Dichtfläche des Dichtsitzes (1 . bis 3. Ausführungsformen) b Zweite Dichtfläche des Dichtsitzes (4. Ausführungsform) c Dritte Dichtfläche des Dichtsitzes (5. Ausführungsform) Längsachse der Luftfeder, Symmetrieachse

Claims

Patentansprüche
1. Luftfeder (1 a, 1 b, 1 c) mit einem elastischen Luftfederbalg (3a, 3b, 3c), wobei der Luftfederbalg (3a, 3b, 3c) an seinem ersten offenen Ende mit einem Luftfederdeckel (2) sowie an seinem zweiten offenen Ende mit einem Luftfederkolben (6a, 6b, 6c) abgedichtet verbunden ist und dadurch einen mit Druckluft gefüllten Arbeitsraum (4) wenigstens teilweise umgrenzt, wobei der Luftfederbalg (3a, 3b, 3c) eine am Luftfederkolben (6a, 6b, 6c) abrollbare Rollfalte (5) ausbildet, wobei der Luftfederbalg (3a, 3b, 3c) zumindest an seinem dem Luftfederkolben (6a, 6b, 6c) zugewandten einen Ende einen Befestigungswulst (7a, 7b) oder ein Balgendstück (7c) aufweist, wobei an dem balgseitigen axialen Ende des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) ein sich nach radial innen erstreckender Schulterbereich (10a, 10b, 10c) ausgebildet ist, wobei radial innen an dem Schulterbereich (10a, 10b, 10c) ein Dichtsitz (9a, 9b, 9c) ausgebildet ist, wobei der Befestigungswulst (7a, 7b) oder das Balgendstück (7c) mit einer radial inneren Dichtfläche (13a, 13b, 13c) an dem Dichtsitz (9a, 9b, 9c) des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) den Arbeitsraum (4) abdichtend radial anliegt, und wobei der Befestigungswulst (7a, 7b) oder das Balgendstück (7c) mit seiner zum Luftfederkolben (6a, 6b, 6c) weisenden Unterseite (14a, 14b, 14c) entlang des Dichtsitzes (9a, 9b, 9c) in Richtung auf den Schulterbereich (10a, 10b, 10c) des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) axial aufgeschoben ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass ein separater, ringförmiger Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) an dem Schulterbereich (10a, 10b, 10c) des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) angeordnet ist, dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) eine radiale Innenseite (19a, 19b, 19c) aufweist, welche unmittelbar oder mittelbar an der radialen Außenseite (15a, 15b, 15c) des Befestigungswulstes (7a, 7b) oder des Balgendstücks (7c) des Luftfederbalgs (3a, 3b, 3c) angrenzt, und dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) eine radiale Außenseite (18a, 18b, 18c) aufweist, welche zumindest im Bereich deren größten Außendurchmessers radial bündig an einer radialen Außenkontur (12a, 12b, 12c) des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) anschließt.
2. Luftfeder (1a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16b) aus mindestens zwei einzelnen Ringsegmenten (16b1 , 16b2) besteht, und dass die Ringsegmente (16b1 , 16b2) im montierten Zustand an ihren Enden lose aneinander liegen und dabei einen durchgehend geschlossenen Ring bilden.
3. Luftfeder (1a) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16b) aus mindestens zwei einzelnen Ringsegmenten (16b1 , 16b2) besteht, welche im montierten Zustand einen durchgehend geschlossenen Ring bilden, wobei die Ringsegmente (16b1 , 16b2) mit an den Ringsegmenten
(16b1 , 16b2) angeordneten Verbindungsmitteln (21 , 22, 23) formschlüssig miteinander verbindbar sind.
4. Luftfeder (1a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b) als ein Hohlkörper ausgebildet ist, welcher eine radiale Außenseite (18a, 18b) und eine radiale Innenseite (19a, 19b) aufweist, welche durch eine dazwischen angeordnete Rippenstruktur (20) miteinander fest verbunden sind.
5. Luftfeder (1a, 1 b, 1c) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) lose auf den Schulterbereich (10a, 10b, 10c) des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) aufsetzbar ausgebildet ist.
6. Luftfeder (1 a, 1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b, 16c, 16d, 16e) mittels Verbindungsmittel kraft- und/oder stoffschlüssig mit dem Schulterbereich (10a, 10b, 10c) des Luftfederkolbens (6a, 6b, 6c) verbindbar ist.
7. Luftfeder (1 a, 1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16c, 16d, 16e) als ein tiefgezogenes Stahlblechumformteil hergestellt ist.
8. Luftfeder (1 a, 1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b) als ein Kunststoffspritzgussteil hergestellt ist.
9. Luftfeder (1 a, 1 b, 1 c) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenschulteraufsatz (16a, 16b) als ein Druckgussteil aus einer Gusslegierung hergestellt ist.
10. Luftfederkolben (6a, 6b, 6c) einer Luftfeder (1 a, 1 b, 1 c), welcher gemäß wenigstens einem der Vorrichtungsansprüche aufgebaut ist.
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