DE102006046560A1

DE102006046560A1 - Luftfeder, insbesondere für das Fahrwerk eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102006046560A1
Application number: DE200610046560
Authority: DE
Inventors: Axel Dr. Pauly; Roland Schmidt; Hans-Joachim Faulstroh
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-09-30
Filing date: 2006-09-30
Publication date: 2008-04-03
Also published as: JP2010506101A; WO2008037319A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder für das Fahrwerk eines Fahrzeugs, mit einem einen veränderbaren Luftraum begrenzenden und abschnittsweise auf einem Abrollkolben unter Bildung einer Balgschlaufe abrollbaren Roll-Balg, dessen erstes Ende am Abrollkolben befestigt ist und dessen zweites Ende an einem die dem Abrollkolben gegenüberliegende Seite des Luftraums begrenzenden Randelement der Luftfeder befestigt ist, sowie mit einer im Wesentlichen zylindrischen Balg-Führung, durch welcher der Rollbalg außenseitig abgestützt ist. Die Balg-Führung ist teleskopartig längenveränderlich ausgebildet und besteht hierfür aus zumindest zwei koaxial zueinander angeordneten Führungselementen, von denen zumindest eines gegenüber dem oder den anderen in Richtung der Längsachse der Luftfeder verlagerbar ist, wobei das in einem ausgefederten Zustand der Luftfeder den nahe der Balgschlaufe liegenden Rollbalg-Abschnitt stützende Führungselement das in Richtung zum genannten Randelement nächste Führungselement außenseitig umhüllt und durch dieses geführt ist. Die Auslegung ist derart getroffen, dass eine durch Auftreffen auf einem Endelement der Luftfeder hervorgerufene Verlagerung eines Führungselements erst erfolgt, nachdem der Rollbalg nicht weiter an der Innenwand dieses Führungselements anliegt. Es kann ein Kraftspeicherelement vorgesehen sein, welches die Balg-Führungselemente in die die maximale Länge der Balg-Führung herstellende Position zu verlagern trachtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder, insbesondere für das Fahrwerk eines Fahrzeugs, mit einem einen veränderbaren Luftraum begrenzenden und abschnittsweise auf einem Abrollkolben unter Bildung einer Balgschlaufe abrollbaren Roll-Balg, dessen erstes Ende am Abrollkolben befestigt ist und dessen zweites Ende an einem in Richtung der Längsachse der Luftfeder betrachtet die dem Abrollkolben gegenüberliegende Seite des Luftraums begrenzenden Randelement der Luftfeder befestigt ist, sowie mit einer im wesentlichen zylindrischen Balg-Führung, durch oder an welche(r) der Rollbalg außenseitig geführt oder abgestützt ist.
Zum bekannten Stand der Technik wird neben der DE 43 27 909 C2 beispielsweise auf die DE 199 15 958 A1 verwiesen, in der eine solche Luftfeder mit Balgführung gezeigt ist. Dabei kann der den veränderbaren Luftraum begrenzende und auf einem Abrollkolben oder dgl. abschnittsweise abrollbare Rollbalg aufgrund eines sog. Balg-Führungselements, das den Rollbalg außenseitig quasi umhüllt, um diesen zu stützen oder zu führen, dünner und flexibler ausgeführt werden als wenn keine derartige Führung vorhanden ist. Eine Luftfeder mit dünnerem, flexibleren Balg zeichnet sich vorteilhafterweise durch ein besseres Ansprechverhalten aus, was bei Einsatz im Fzg.-Fahrwerksbereich eine positive Auswirkung auf Komfort und Akustik hat.
Die Verwendung einer einfachen, starren Balgführung hat jedoch zur Folge, dass die Luftfeder auch im maximal eingefederten Zustand eine gewisse Mindestlänge besitzt, die zumindest der Länge der Balgführung entspricht. Dies kann unerwünschte Bauraum-Restriktionen zur Folge haben.
Eine Abhilfemaßnahme für diese geschilderte Problematik aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist für eine Luftfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Balg-Führung teleskopartig längenveränderlich ausgebildet ist und hierfür aus zumindest zwei koaxial zueinander angeordneten Führungselementen besteht, von denen zumindest eines gegenüber dem oder den anderen in Richtung der Längsachse der Luftfeder verlagerbar ist, und wobei das in einem ausgefederten Zustand der Luftfeder den nahe der Balgschlaufe liegenden Rollbalg-Abschnitt stützende Führungselement das in Richtung zum genannten Randelement nächste Führungselement außenseitig umhüllt und durch dieses geführt ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Vorgeschlagen wird somit eine sog. teleskopische Balg-Führung, die längenveränderlich ausgebildet ist und hierfür aus mehreren, relativ zueinander in Richtung der Längsachse der Luftfeder verlagerbaren Führungselementen besteht. Damit ist es möglich, die Balgführung zumindest im wesentlich nur so lang zu halten, wie dies für den jeweiligen Einfederungszustand der Luftfeder erforderlich ist, nämlich im wesentlichen so lang, wie sich im jeweiligen Einfederungszustand der Luftfeder der Rollbalg bis zu seiner Balgschlaufe hin erstreckt. Im maximal eingefederten Zustand der Luftfeder wird somit kein wertvoller Bauraum durch eine in einem weit über die Balgschlaufe hinausreichenden Bereich benötigt. Dabei kann die Auslegung einer erfindungsgemäßen Luftfeder derart getroffen sein, dass ein aufgrund eines zumindest teilweise eingefederten Zustands der Luftfeder nicht mehr benötigtes Führungselement der Balgführung durch Auftreffen desselben auf einem Anschlag oder auf einem sog. Endelement der Luftfeder geeignet verlagert wird, d.h. selbsttätig in Richtung zum nicht verlagerbaren Abschnitt des Rollbalgs hin verschoben wird. Um dabei sicherzustellen, dass der Rollbalg durch eine Verschiebung des bzw. eines Führungselements nicht auf Reibung beansprucht wird, ist die Auslegung einer erfindungsgemäßen Luftfeder vorzugsweise solchermaßen getroffen, dass eine durch Auftreffen auf einem Anschlag oder einem Endelement der Luftfeder hervorgerufene Verlagerung des Führungselements erst erfolgt, nachdem der Rollbalg nicht weiter an der Innenwand dieses Führungselements anliegt, d.h. dass die Balgschlaufe des Rollbalgs dann bereits entsprechend zum eingangs genannten Randelement der Luftfeder hin, welches die dem Abrollkolben in Richtung der Längsanchse der Luftfeder betrachtet gegenüberliegende Seite des Luftraums begrenzt, aufgerollt ist. In anderen Worten ausgedrückt sollte die Anordnung der einzelnen Balg-Führungselemente vorzugsweise derart gewählt werden, dass die Balgschlaufe zeitlich betrachtet vor einer Verlagerung eines Führungselements von diesem vollständig abgerollt ist, da andernfalls eine hohen Verschleiß verursachende Relativbewegung unter Reibung zwischen der Außenfläche des Balgs und der Innenfläche dieses Führungselements auftreten würde.
An dieser Stelle sei kurz auf die eingangs genannte DE 43 27 909 C2 verwiesen, in der Luftfedern mit den Rollbalg umhüllenden und teleskopartig verlagerbar angeordneten Hohlzylindern gezeigt sind. Abweichend von der vorliegenden Erfindung liegt jedoch bei diesem bekannten Stand der Technik der Rollbalg nicht mit seiner Außenseite an der Innenwand dieser Hohlzylinder an, weshalb diese auch keine Balgführung im Sinne der vorliegenden Erfindung darstellen. Würde hingegen bei diesem bekannten Stand der Technik der Rollbalg an der Innenwand der besagten Hohlzylinder anliegen, so würde der Rollbalg bei jeder Verlagerung eines solchen Hohlzylinders extrem auf Reibung beansprucht, da dort im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung in einem ausgefederten Zustand der Luftfeder ein sich auf Höhe der Balgschlaufe befindender Hohlzylinder innerhalb des in Richtung zum besagten Randeement hin nächsten Hohlzylinders liegt.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung der vorliegenden Erfindung kann zumindest ein Kraftspeicherelement vorgesehen sein, welches die oder zumindest eines der Balg-Führungselemente in die die maximale Länge der Balg-Führung herstellende Position zu verlagern trachtet. Ein solches Kraftspeicherelement ist ein oder wirkt zumindest wie ein Federelement, welches dafür sorgt, dass die Balg-Führung stets ihre optimale bzw. konstruktiv mögliche maximale Länge besitzt, d.h. dass die Balgführung stets und bei jedem Zustand der Luftfeder zur Wirkung kommen kann, wenn dies konstruktiv möglich ist. Alternativ kann die Balg-Führung alleine unter Schwerkrafteinfluss ihre jeweils maximal mögliche Länge einnehmen, jedoch könnten geringe Reibungswiderstände oder dgl. zwischen den Balg-Führungselementen, die bspw. durch Verschmutzung hervorgerufen werden, eine Verlagerung eines oder mehrerer Führungselemente allein unter Schwerkrafteinfluss behindern. Ein Kraftspeicherelement bzw. Federelement, welches dafür sorgt, dass die einzelnen Balg-Führungselemente die die maximale Länge der Balg-Führung herstellende Position einnehmen, kann dem entgegenwirken und somit stets dafür sorgen, dass das oder die Führungselement(e) die gewünschte Position einnimmt oder einnehmen.
Ein oder mehrere Kraftspeicherelement(e), das/die bspw. als Zugfeder oder Druckfeder ausgebildet sein kann/können, kann bzw. können zwischen einem feststehenden hier sog. Endelement der Luftfeder, bei dem es sich bspw. um das untere Ende des Abrollkolbens, auf welchem der Roll-Balg der Luftfeder abrollt, handeln kann und einem bzw. dem beweglichen Führungselement der Balgführung eingespannt sein. Beim sog. Endelement der Luftfeder kann es sich aber auch um ein bzw. das nicht verlagerbare(s) Führungselement der Balgführung handeln. Im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung kann das Kraftspeicherelement aber auch durch ein insbesondere in Form eines Faltenbalgs ausgebildetes Schutzelement gebildet sein, das mit einem Ende an einem Endelement der Luftfeder und mit dem anderen Ende am gegenüber diesem Luftfeder-Endelement verlagerbaren Führungselement angebunden ist, und das insbesondere den Raum innerhalb der bzw. zwischen den Balg-Führungselemente(n) vor Verschmutzung schützt.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann an der Luftfeder ein insbesondere in einem Elastomerwerkstoff ausgebildetes Dämpfungselement vorgesehen sein, welches ein Auftreffen des verlagerbaren Führungselements auf dem oder einem Endelement der Luftfeder abdämpft. Beispielsweise kann dieses Dämpfungselement in das genannte Faltenbalg-Schutzelement funktional und/oder konstruktiv integriert sein.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines lediglich prinzipiell dargestellten Ausführungsbeispiels weiter erläutert, wobei in den beigefügten 1 bis 3 eine erfindungsgemäße Luftfeder aufgebrochen sowie nur deren wesentliche Bestandteile in unterschiedlichen Positionen dargestellt ist/sind. 4 zeigt in einem Halb-Längsschnitt in den 1-3 nicht dargestellte Details, nämlich sowohl einen auch als Schutzelement fungierenden Faltenbalg, der zusätzlich als Kraftspeicherelement zur Verlagerung der Balg-Führung dient, als auch ein im vorhergehenden Absatz erwähntes Dämpfungselement.
Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Abrollkolben einer Luftfeder für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs bezeichnet, dessen in den Figuren unteres Ende einen tellerartigen Vorsprung aufweist, der hier als (unteres) Endelement 1a der Luftfeder bezeichnet wird. Ferner ist dieses untere Ende des Abrollkolbens 1 auf nicht dargestellte Weise indirekt oder direkt mit einem nicht dargestellten Radführungselement eines Fahrzeug-Rades verbunden.
Auf dem Abrollkolben 1 kann ein Roll-Balg 2 wie üblich abschnittsweise abrollen, wie aus dem Vergleich der drei 1-3 direkt hervorgeht. Dabei ist der Roll-Balg 2 (wie üblich) mit seinem ersten Ende am hier oberen freien Ende des Abrollkolbens 1 und mit seinem anderen Ende an einem oberen Randelement 9 der Luftfeder, welches die dem Abrollkolben 1 in Richtung der Längsachse 5 der Luftfeder betrachtet gegenüberliegende Seite des veränderbaren Luftraums 10 der Luftfeder begrenzt, befestigt.
Dieser veränderbare Luftraum 10 wird weiterhin in bekannter Weise vom Roll-Balg 2 begrenzt, der hier nach unten eine sog. Balgschlaufe 2a bildet.
Das genannte obere Randelement 9 der Luftfeder ist auf nicht dargestellte Weise letztlich (d.h. indirekt, ggf. auch direkt) am ebenfalls nicht dargestellten Aufbau des Kraftfahrzeugs befestigt. An diesem oberen Randelement 9 ist des weiteren ein hülsenförmiges Balg-Führungselement 3a (auch Führungselement 3a genannt) befestigt, zwischen welchem und dem Randelement 9 der Roll-Balg 2 mit seinem oberen Randabschnitt quasi eingespannt ist. Neben diesem genannten ersten hülsenförmigen Führungselement 3a, welches mit seiner Innenfläche einen Abschnitt des Roll-Balgs 2 führt bzw. stützt, ist ein weiteres (hier zweites) hülsenförmiges Balg-Führungselement 3b (auch Führungselement 3b genannt) vorgesehen, das einen geringfügig größeren Durchmesser als das erste Führungselement 3a besitzt, dieses abschnittsweise umhüllt und somit durch letzteres bzw. auf letzterem gegenüber diesem in Richtung der Längsachse 5 der Luftfeder, die der Zylinderachse der beiden Balg-Führungselemente 3a, 3b sowie des Abrollkolbens 1 entspricht, verschiebbar geführt ist.
Wenn die Luftfeder vollständig (vgl. 1) oder teilweise (vgl. 2) ausgefedert ist, so ist das Führungselement 3b gegenüber dem inneren Führungselement 3a weitest möglich nach unten, d.h. zum unteren Ende des Abrollkolbens 1 hin verlagert, so dass durch diese beiden Balg-Führungselemente 3a, 3b eine relativ lange sog. Balg-Führung 3 für den Roll-Balg 2 bzw. für dessen Außenseite gebildet ist. Ist jedoch die Luftfeder vollständig eingefedert, so wie dies in 3 dargestellt ist, so ist das äußere Balg-Führungselement 3b gegenüber dem inneren Balg-Führungselement 3a nach oben (in der Figurendarstellung) hin verlagert, wodurch gegenüber dem bekannten Stand der Technik mit starrer Balg-Führung mit einer Länge wie in den 1, 2 gezeigt ein erheblicher Bauraum-Gewinn erzielbar ist, und zwar wie ersichtlich durch die teleskopische Gestaltung der Balg-Führung 3. Die entsprechende Verlagerung des Balg-Führungselements 3b erfolgt dabei selbsttätig, wenn die Luftfeder entsprechend weit eingefedert ist, und zwar durch Aufsetzen des unteren (freien) Randes des Führungselements 3b auf dem Endelement 1a. Zur Dämpfung bei diesem Auftreffen ist dort am Endelement 1a ein lediglich in 4 dargestelltes und in einem Elastomerwerkstoff ausgebildetes Dämpfungselement 11 vorgesehen.
Damit ausgehend vom Zustand von der Position nach 3 das verlagerbare äußere Führungselement 3b mit einem Ausfedern der Luftfeder sicher und unter allen Umständen wieder in die Position gemäß der 1, 2 gelangt, ist ein nur in 4 dargestelltes Kraftspeicherelement 4a vorgesehen, welches das Balg-Führungselement 3b in die die maximale Länge der Balg-Führung 3 herstellende Position zu verlagern trachtet. Konkret ist dieses Kraftspeicherelement 4a im Sinne einer vorteilhaften Funktionsvereinigung Bestandteil eines in Form zweier quasi in Reihe geschalteter Faltenbalge 4a, 4b ausgebildeten Schutzelementes 4, das den Zylinderwandabschnitt der Luftfeder umhüllt und somit den Raum innerhalb der bzw. zwischen den Balg-Führungselemnte(n) 3a, 3b vor Verschmutzung schützt. Dabei ist das Schutzelement 4 mit seinem (in der Figur) oberen Ende am (oberen) Randelement 9 und mit seinem (in der Figur) unteren Ende am (unteren) Endelement 1a befestigt. Im Übergangsbereich vom oberen Faltenbalg 4a zum unteren Faltbalg 4b ist dieses Schutzelement 4 und dabei insbesondere der obere Faltenbalg 4a mit seinem unteren Ende am Balg-Führungselement 3b befestigt. Indem nun der obere Faltenbalg 4a aufgrund relativer großer Dicke seiner Gummi-Wand relativ steif ausgeführt ist, kann dieser Faltenbalg 4a als Kraftspeicherelement (ebenfalls Bezugsziffer 4a) wirken, welches das Führungselement 3b in der Figurendarstellung (4) nach unten zu schieben trachtet. Hingegen ist der untere Faltenbalg 4b des Schutzelements 4 relativ weich ausgeführt, so dass bei Einfeder-Vorgängen ohne Aufsetzen des Führungselements 3b am Endelement 1a dieses Führungselement 3b durch den bei Einfedervorgängen komprimierten Faltenbalg 4b nicht verschoben bzw. nicht verlagert wird.

Claims

Luftfeder, insbesondere für das Fahrwerk eines Fahrzeugs, mit einem einen veränderbaren Luftraum (10) begrenzenden und abschnittsweise auf einem Abrollkolben (1) unter Bildung einer Balgschlaufe (2a) abrollbaren Roll-Balg (2), dessen erstes Ende am Abrollkolben (1) befestigt ist und dessen zweites Ende an einem in Richtung der Längsachse (5) der Luftfeder betrachtet die dem Abrollkolben (1) gegenüberliegende Seite des Luftraums (10) begrenzenden Randelement (9) der Luftfeder befestigt ist, sowie mit einer im wesentlichen zylindrische(n) Balg-Führung (3), durch oder an welche(r) der Rollbalg (2) außenseitig geführt oder abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Balg-Führung (3) teleskopartig längenveränderlich ausgebildet ist und hierfür aus zumindest zwei koaxial zueinander angeordneten Führungselementen (3a, 3b) besteht, von denen zumindest eines gegenüber dem oder den anderen in Richtung der Längsachse (5) der Luftfeder verlagerbar ist, und wobei das in einem ausgefederten Zustand der Luftfeder den nahe der Balgschlaufe (2a) liegenden Rollbalg-Abschnitt stützende Führungselement (3b) das in Richtung zum genannten Randelement (9) nächste Führungselement (3a) außenseitig umhüllt und durch dieses geführt ist.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslegung derart getroffen ist, dass eine durch Auftreffen auf einem Anschlag oder einem Endelement (1a) der Luftfeder hervorgerufene Verlagerung eines Führungselements (3b) erst erfolgt, nachdem der Rollbalg (2) nicht weiter an der Innenwand dieses Führungselements (3b) anliegt.
Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Kraftspeicherelement (4) vorgesehen ist, welches die oder zumindest eines der Balg-Führungselemente (3a, 3b) in die die maximale Länge der Balg-Führung (3) herstellende Position zu verlagern trachtet.
Luftfeder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftspeicherelement (4) durch ein insbesondere in Form eines Faltenbalgs ausgebildetes Schutzelement gebildet ist, das mit einem Ende an einem Endelement (1a) der Luftfeder und mit dem anderen Ende am gegenüber diesem Luftfeder-Endelement (1) verlagerbaren Führungselement (3b) angebunden ist.
Luftfeder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein insbesondere in einem Elastomerwerkstoff ausgebildetes Dämpfungselement vorgesehen ist, welches ein Auftreffen des verlagerbaren Führungselements (3b) auf dem oder einem Endelement (1) der Luftfeder abdämpft.