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Dokumentenidentifikation DE102006002779A1 02.08.2007
Titel Luftfeder- und Dämpfereinheit mit Zuganschlag
Anmelder Continental Aktiengesellschaft, 30165 Hannover, DE
Erfinder Behmenburg, Christoph, 31867 Lauenau, DE;
Gleu, Jens-Uwe, Dr., 30855 Langenhagen, DE;
Job, Heinz, 31535 Neustadt, DE
DE-Anmeldedatum 20.01.2006
DE-Aktenzeichen 102006002779
Offenlegungstag 02.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.08.2007
IPC-Hauptklasse F16F 9/05(2006.01)A, F, I, 20060120, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F16F 9/49(2006.01)A, L, I, 20060120, B, H, DE   B60G 15/08(2006.01)A, L, I, 20060120, B, H, DE   
Zusammenfassung Luftfeder- und Dämpfereinheit für Fahrwerke von Fahrzeugen mit teilweise durch Rollbälge begrenzten Arbeitsräumen, die übereinander und innerhalb eines gemeinsamen topfförmigen rotationssymmetrischen Gehäuses angeordnet und durch einen Kolben getrennt sind, wobei ein auf die Kolbenvorderseite wirkender Druckanschlag und ein auf die Kolbenrückseite wirkender Zuganschlag ausgebildet sind, wobei der Zuganschlag als gestufter, hohlzylindrischer Federkörper ausgebildet ist und in seinem Durchmesser-Übergangsbereich Verstärkungselemente angeordnet sind.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder- und Dämpfereinheit für Fahrwerke von Fahrzeugen mit mindestens zwei mit Druckluft gefüllten und teilweise durch Rollbälge begrenzten Arbeitsräumen, wobei die Arbeitsräume übereinander und innerhalb eines gemeinsamen topfförmigen rotationssymmetrischen Gehäuses angeordnet sind, wobei ein innerhalb des rotationssymmetrischen Gehäuses axial beweglicher und am Kopfende einer Kolbenstange befindlicher rotationssymmetrischer Kolben die Arbeitsräume trennt, wobei die Arbeitsräume untereinander über im Kolben befindliche durchströmbare Drosselventile verbunden sind, so dass ein Arbeitsraum auf der Kolbenvorderseite und ein Arbeitsraum auf der Kolbenrückseite angeordnet ist und die Kolbenstange teilweise umgibt, dass der Kolben und die Kolbenstange jeweils durch Rollbälge innerhalb des Gehäuses abgedichtet und geführt werden, wobei zwischen Kolben und rotationssymmetrischem Gehäuse ein zur Kolbenvorderseite abdichtender erster Rollbalg sowie ein zur Kolbenrückseite abdichtender zweiten Rollbalg angeordnet ist, und dass zwischen Kolbenstange und rotationssymmetrischem Gehäuse ein vom Kolben beabstandeter dritter Rollbalg angeordnet ist, wobei zwischen Kolben und Gehäuse eine auf die Kolbenvorderseite wirkende Zusatzfeder als Druckanschlag und eine auf die Kobenrückseite wirkende Zusatzfeder als Zuganschlag ausgebildet sind.

Eine solche Luftfeder- und Dämpfereinheit weist auch bei hohen Belastungen eine geringe Baugröße auf und vermeidet durch das Abtrennen und Dichten des Kolbens und der Kolbenstange jeweils durch Rollbälge innerhalb des rotationssymmetrischen Gehäuses jede merkbare Reibung und sorgt für ein sofortiges und komfortables „Anspringen". Zusätzlich erlaubt die Anordnung innerhalb eines einzigen gemeinsamen topfförmigen und rotationssymmetrischen Gehäuses eine gegenüber rauen Umgebungsbedingungen erleichterte Kapselung, z. B. mittels Faltenbälgen zwischen zylindrischem Gehäuse und Kolbenstange oder Anschlußpunkten.

Ein mit drei auf solche Art angeordneten Bälgen ausgebildete Luftfeder- Dämpfereinheit (3-Balg-Dämpfer) erlaubt eine präzise und sichere Führung des Kolbens und der Kolbenstange, also des z.B. mit dem Fahrwerk verbundenen Teils der Luftfeder- und Dämpfereinheit, innerhalb des topfförmigen zylindrischen Gehäuses, was dann mit der Karosserie verbunden ist. Hierdurch lassen sich auch auf die Luftfeder- und Dämpfereinheit einwirkende Querkräfte, d.h. Fahrwerkskräfte normal zur Achse der Luftfeder- und Dämpfereinheit übertragen, was mit üblichen Luftfeder-Dämpfungssystemen nur bedingt möglich ist.

Durch die kompakte und zu üblichen Federelemente mit hydraulischen Dämpfern unterschiedliche Bauweise solcher 3-Balg-Luftdämpfer ergeben sich jedoch insbesondere durch die Möglichkeit der Querkraftaufnahme und die dazu eng geführten Rollfalten Schwierigkeiten in der Ausführung und Auslegung des Zuganschlages. Während beim Druckanschlag, d.h. bei der Zusatzfeder für das Einfedern der Karosserie bis auf Anschlag bei dieser Bauart genügend Bauraum zur Verfügung steht, gestaltet sich die Einbausituation beim Zuganschlag, d.h. bei der Zusatzfeder für das Ausfedern der Karosserie bis auf Anschlag wesentlich schwieriger. Herkömmliche Zuganschläge sind oft nicht in der Lage, die entstehenden Kräfte aufzufangen oder benötigen einen Bauraum, der hier nicht gegeben ist.

Einen Endanschlag für den Einsatz im Zusammenspiel mit Stahlfedern offenbart die DE 20 2005 012 148 U1. Dieser Endanschlag ist mit einem Topf versehen, der wie ein Korsett den Endanschlag in einem bestimmten Bereich umgibt, dort eine Federung verhindert und im Übrigen den Zuganschlag in einen Bereich zur Aufnahme der Federwindung und einen anderen Bereich zur Federung beim Anschlag teilt. Dieser Endanschlag kann jedoch hierbei durch seine spezielle Ausbildung für den Einbau innerhalb einer Feder und für die Aufnahme der Federwindungen nur als Druckanschlag genutzt werden. Auch für die Anwendung im Zusammenhang mit einer Luftfeder-Dämpfereinheit könnte so ein Endanschlag unter konstruktiver Anpassung nur als Druckanschlag, d.h. als auf die Kolbenvorderseite wirkende Zusatzfeder im oberen Arbeitsraum genutzt werden.

Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Luftfeder- und Dämpfereinheit mit einem Zuganschlag bereitzustellen, der eine hohe Lastaufnahmefähigkeit aufweist, der auf Lebensdauer knicksicher und elastisch als Endanschlag einsetzbar ist, der kostengünstig herstellbar ist und der in einem begrenzten Bauraum montagefreundlich einzubringen ist.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.

Dabei ist der Zuganschlag im Wesentlichen als gestufter, hohlzylindrischer und die Kolbenstange umgebender Federkörper ausgebildet. Der Zuganschlag weist an seinem kolbenseitigen Ende einen ersten Außendurchmesser auf und ist an der Kolbenrückseite und/oder an den benachbarten Bereichen der Kolbenstange befestigt. Der Zuganschlag weist weiterhin an seinem kolbenfernen Ende einen zweiten größeren Außendurchmesser zur Anlage an eine mit dem Gehäuse verbundene Zuganschlagsplatte auf, wobei im Durchmesserübergangsbereich des Zuganschlages Verstärkungselemente angeordnet sind. Durch eine solche Ausbildung ist der Zuganschlag speziell auf die Ausbildung eines 3-Balg Dämpfers angepasst, stellt die erforderliche schmale Auflage bzw. Kraftaufnahmefläche im Bereich der Kolbenanbindung zur Verfügung und ist trotzdem in der Lage, große Kräfte zwischen Kolben und Gehäuse zu übertragen.

Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass als Verstärkungselement im Durchmesserübergangsbereich und innerhalb des Zuganschlages eine ringförmige Scheibe aus im Vergleich zum Zuganschlag unelastischem Material angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Herstellung des Zuganschlages aus einfachen Dreh- oder Press- oder Schäumteilen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass der Innendurchmesser der Scheibe im Wesentlichen dem kleinsten Innendurchmesser des Zuganschlages und der Außendurchmesser der Scheibe im Wesentlichen dem größten Außendurchmesser des Zuganschlages entspricht. Hierdurch ergibt sich ein besonders einfach aufgebauter Schichtkörper, bei dem die einzelnen Teile leicht miteinander verbunden werden können, beispielsweise durch Kleben.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Scheibe aus Stahl besteht und durch Vulkanisation im Zuganschlag eingebettet ist. Hierdurch ergibt sich eine besonders haltbare Verbindung zwischen Zuganschlag und Verstärkungselement.

Anstelle einer Scheibe aus Stahl können auch Scheiben aus Aluminium oder faserverstärktem Kunststoff eingebettet werden. Versuche haben aber gezeigt, dass gängige Aluminiumlegierungen die auftretenden Spannungen nur dann aushalten, wenn die Scheibe sehr dick ausgeführt wird. Dann aber wird die Bauhöhe doch stark beeinflusst.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Luftfeder- und Dämpfereinheit 1 für ein Fahrwerk eines luftgefederten Personenkraftwagens. Die Luftfeder- und Dämpfereinheit weist zwei mit Druckluft gefüllte Arbeitsräume 2 und 3 auf. Die Druckluft wird über einen hier nicht näher dargestellten Kompressor, über zugehörige Ventile und Leitungen in bekannter Weise in die Arbeitsräume gefördert und kann ebenfalls über dieses System abgelassen werden. Üblicherweise besteht ein Luftfeder- oder Niveauregelsystem aus Druckluftanlage/Druckluftversorgung und vier Luftfedermodulen, nämlich für jedes Rad eines, und wird insgesamt über eine Steuerungseinrichtung geregelt.

Die Arbeitsräume 2 und 3 sind in einem gemeinsamen topfförmigen, hier zylindrische ausgebildeten Gehäuse 4 angeordnet und durch einen am Kopfende einer Kolbenstange 5 befindlichen, rotationssymmetrisch ausgebildeten Kolben 6 getrennt. Der Kolben 6 ist innerhalb des zylindrischen Gehäuses 4 axial beweglich. Innerhalb des Kolbens 6 sind hier nicht näher dargestellte steuerbare Drosselventile angeordnet, über die beiden Arbeitsräume 2 und 3 verbunden sind. Der Kolben 6 und die Kolbenstange 5 werden jeweils durch Rollbälge 7, 8 und 9 innerhalb des zylindrischen Gehäuses abgedichtet und geführt. Die Außenflächen 10 und 11 des Kolbens und der Kolbenstange sowie die Innenfläche 12 des Zylinders sind jeweils über einen für das Abrollen der Rollbälge erforderlichen Bereich als rotationssymmetrische Abrollkonturen ausgebildet.

Ein zwischen dem Ende des zylindrischen Gehäuses und dem unteren Anschlußpunkt 13 zum Fahrwerk befindlicher Faltenbalg zum Schutz gegen Umgebungsbedingungen ist hier nicht näher dargestellt.

Die Luftfeder- und Dämpfereinheit weist einen federnd ausgebildeten Druckanschlag 14 auf, ausgebildet als Polyurethanschaumkörper.

Die Luftfeder- und Dämpfereinheit weist weiterhin einen federnd ausgebildeten Zuganschlag 15 auf, der die Kolbenstange umgibt. Der Zuganschlag 15 ist dabei als gestufter hohlzylindrischer Federkörper ausgebildet und weist an seinem kolbenseitigen Ende einen hohlen Federzylinder 16 aus Polyurethanschaum auf. Der Federzylinder 16 ist im Außendurchmesser kleiner als der Außendurchmesser des hohlen Federkragens 17, ebenfalls aus Polyurethanschaum, der am kolbenfernen Ende des Zuganschlages angeordnet ist und im Falle eines Anschlagens zur Anlage an eine mit dem Gehäuse verbundene Zuganschlagsplatte 18 gelangt. Im Durchmesserübergangsbereich des Zuganschlages ist als Verstärkungselement eine ringförmige Stahlscheibe 19 angeordnet.

Der Zuganschlag 15 ist am oberen Ende seines Federzylinders 16 über eine Klemmverbindung 20 mit dem Kolben verbunden. Durch die hier gezeigte Ausführung ergibt sich eine hohe Lastaufnahmefähigkeit und Knicksicherheit für den Zuganschlag auch innerhalb des sehr begrenzten Bauraums.

1
Luftfeder- und Dämpfereinheit
2
Arbeitsraum (Dämpferraum)
3
Arbeitsraum (Federraum)
4
Zylindrisches Gehäuse
5
Kolbenstange
6
Kolben
7–9
Rollbalg
10–12
Fläche mit Abrollkontur
13
Anschlußpunkt
14
Druckanschlag
15
Zuganschalg
16
Federzylinder
17
Federkragen
18
Anschlagplatte
19
Verstärkungselement/Stahlscheibe
20
Klemmverbindung


Anspruch[de]
Luftfeder- und Dämpfereinheit für Fahrwerke von Fahrzeugen mit mindestens zwei mit Druckluft gefüllten und teilweise durch Rollbälge begrenzten Arbeitsräumen, wobei die Arbeitsräume (2, 3) übereinander und innerhalb eines gemeinsamen topfförmigen rotationssymmetrischen Gehäuses (4) angeordnet sind, wobei ein innerhalb des rotationssymmetrischen Gehäuses (4) axial beweglicher und am Kopfende einer Kolbenstange (5) befindlicher rotationssymmetrischer Kolben (6) die Arbeitsräume trennt, wobei die Arbeitsräume untereinander über im Kolben befindliche durchströmbare Drosselventile verbunden sind, so dass ein Arbeitsraum (2) auf der Kolbenvorderseite und ein Arbeitsraum (3) auf der Kolbenrückseite angeordnet ist und die Kolbenstange (5) teilweise umgibt, dass der Kolben (6) und die Kolbenstange (5) jeweils durch Rollbälge (7, 8, 9) innerhalb des Gehäuses (4) abgedichtet und geführt werden, wobei zwischen Kolben (6) und rotationssymmetrischem Gehäuse (4) ein zur Kolbenvorderseite abdichtender erster Rollbalg (7) sowie ein zur Kolbenrückseite abdichtender zweiten Rollbalg (8) angeordnet ist, und dass zwischen Kolbenstange (5) und rotationssymmetrischem Gehäuse (4) ein vom Kolben (6) beabstandeter dritter Rollbalg (9) angeordnet ist, wobei zwischen Kolben und Gehäuse eine auf die Kolbenvorderseite wirkende Zusatzfeder als Druckanschlag und eine auf die Kobenrückseite wirkende Zusatzfeder als Zuganschlag ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuganschlag im Wesentlichen als gestufter, hohlzylindrischer und die Kolbenstange umgebender Federkörper ausgebildet ist, der Zuganschlag an seinem kolbenseitigen Ende einen ersten Außendurchmesser aufweist und an der Kolbenrückseite und/oder an den benachbarten Bereichen der Kolbenstange befestigt ist, dass der Zuganschlag an seinem kolbenfernen Ende einen zweiten größeren Außendurchmesser zur Anlage an eine mit dem Gehäuse verbundene Zuganschlagsplatte aufweist, und dass im Durchmesserübergangsbereich des Zuganschlages Verstärkungselemente angeordnet sind. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Verstärkungselement im Durchmesserübergangsbereich und innerhalb des Zuganschlages eine ringförmige Scheibe aus im Vergleich zum Zuganschlag unelastischem Material angeordnet ist. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Scheibe im Wesentlichen dem kleinsten Innendurchmesser des Zuganschlages und der Außendurchmesser der Scheibe im Wesentlichen dem größten Außendurchmesser des Zuganschlages entpricht. Luftfeder- und Dämpfereinheit nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheibe aus Stahl besteht und durch Vulkanisation im Zuganschlag eingebettet ist.






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