DE19908607B4 - Luftfederbein für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen - Google Patents
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Abstract
Luftfederbein
für Radaufhängungen von
Kraftfahrzeugen mit einem gegen die Fahrzeugkarosserie abgestützten Luftfederkopf
und einer diesem zugeordneten Aussenführung für einen Luftfederbalg, dessen Innenführung durch
einen Luftfederkolben gebildet ist, der einen karosserieseitig abgestützten Dämpfer kolbenstangenseitig
umschliesst, zu einem in Richtung auf den Dämpfer eingezogenen Ringbund
des Luftfederkopfes, mit dem die Kolbenstange elastisch verbunden
ist, mit seinem balgseitigen Ende bei radialem Abstand in axialer Überdeckung
liegt und im Bereich seines vom Luftfederkopf abgelegenen Endes
kardanisch beweglich und dichtend gegen das den Dämpferkolben
aufnehmende Dämpferrohr
abgestützt
ist, das mit der Radführung
der Radaufhängung
verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem balgseitigen Ende der
durch den Luftfederkolben (6) gebildeten Innenführung (5) ein Führungsring
(15) als Radialanschlag gegenüber
einer ringbundseitig vorgesehenen, radial beabstandeten Führungshülse (14)
zugeordnet ist.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Luftfederbein für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
- Luftfederbeine sind aus der
DE 19753637 A1 bekannt. Als sogenannte McPherson-Federbeine bilden sie bei der bekannten Lösung Radführungselemente, die über einen unteren Querlenker geführt ihrerseits nach oben karosserieseitig angelenkt sind. Die Radaufstandskräfte haben bei einer derartigen Lösung Querkräfte zur Folge, die den Dämpfer verspannen und die Federungseigenschaften negativ beeinflussen. Diesen Querkräften entgegenwirkende Kräfte aufzubauen und dadurch die das Ansprechverhalten des Dämpfers beeinträchtigende Reibung zu reduzieren ist Ziel der bekannten Lösung, wobei hierzu der Luftfederbalg in Verbindung mit einer starren Anbindung des Luftfederkolbens am Dämpferrohr derart ausgebildet wird, daß sich entsprechende Querkräfte druckabhängig aufbauen. - Ferner sind Luftfederbeine der eingangs genannten Art aus der
DE 195 08 852 C1 bekannt, und es wird deren Rollbalg-Luftfeder im luftgefüllten Zustand als eine in sich radial steife Einheit gesehen, bei der die einander zugewandten Innenseiten des Rollbalgs zueinander berührungsfrei bleiben und somit nicht durch wechselseitige Reibung, also Reibkontakt beschädigt werden können. Luftgefüllt, und damit zumindest teilweise ausgefahren beanspruchen derartige Luftfederbeine aber mehr Raum als im drucklosen Montagezustand, weswegen für den Transport der Montagezustand bevorzugt wird. Im Montagezustand, also im drucklosen Zustand wird aber als Gefahr der dabei mögliche Reibkontakt zwischen den Rohlbalginnenseiten gesehen, der zu einer vorzeitigen Zerstörung der Rollbälge, und damit des gesamten Luftfederbeines führen kann. Dem wird vorgebeugt durch eine Transportsicherung, durch die die durch den Luftfederkopf gebildete Aussenführung gegenüber der vom Luftfederkolben gebildetem Innenführung so abgestützt wird, dass sich auch im drucklosen Zustand keine Berührungen ergeben können. Die Abstützung erfolgt durch einen kreisringförmigen, im Querschnitt U-förmigen Abstandshalter, der zwischen Innenführung und Aussenführung eingesetzt werden kann, und zwar ausgehend vom freien Ende der über die Rollbalgschleife hinaus laufenden und im Bereich des Dämpfers endenden Aussenführung. - Bei modernen Personenkraftwagen machen die dort gegebenen, sehr beengten Raumverhältnisse Luftfederbeine sehr schlanker Bauweise erforderlich, ungeachtet ebenfalls geforderter sehr großer Federwege, so dass sich geringe Spalträume zwischen der Aussen- und der Innenführung des Luftfederbalges ergeben. Mit entsprechend kleinen Wandabständen der Aussen- zur Innenführung wächst aber die Gefahr, dass durch Feder- und/oder Lenkbewegungen bedingte Auslenkungen aus der Konstruktionslage zu einer Berührung der Wandteile des Luftfederbalges führen, womit sich reibende Beanspruchungen auch im Betrieb ergeben können, die zu einer Beschädigung oder Zerstörung des Balges, und damit des Luftfederbeines führen.
- Dies zu verhindern, gleichzeitig aber auch höhere, die Kolbenstange des Dämpfers belastende und damit einer schlanken Bauweise entgegenstehende Biegekräfte zu vermeiden, also auch die Funktionsfähigkeit des Luftfederbeines unter Extrembedingungen zu gewährleisten, liegt der Erfindung als Aufgabe zugrunde.
- Erreicht wird dies durch die Merkmale des Anspruches 1. Durch die erfindungsgemäße Lösung bleibt der Betrieb der Rollbalgfeder im Normalfall völlig unberührt, da die erfindungsgemäß vorgesehene Begrenzung der radialen Auslenkung nur unter extremen Bedingungen anspricht, so dass das Federverhalten praktisch nicht beeinträchtigt ist. Zudem wirkt sich die erfindungsgemäße radiale Abstützung auf den Dämpferverschleiss vorteilhaft aus, da sie auch die Kolben- und Kolbenstangenführung entlastet, wobei zudem bei gutem Gleitverhalten, wie es durch entsprechende Materialpaarungen zu erreichen ist, das Ansprechverhalten des Luftfederbeins kaum beeinträchtigt wird.
- So erweist es sich beispielsweise im Rahmen der Erfindung als vorteilhaft, die Führungsbuchse als Edelstahlbuchse auszubilden und als Gleitring einen Kunststoffkörper zu verwenden, wobei insbesondere Kunststoffe zum Einsatz kommen, die auch ohne Schmiermittel besonders gute Gleiteigenschaften aufweisen, wie beispielsweise Polyamide.
- Im Rahmen der Erfindung erweist es sich ferner als vorteilhaft, die Führungshülse so mit dem Luftfederkopf zu verbinden, daß sie zur Aussteifung des Luftfederkopfes im Bereich von dessen Aufnahme für die Kolbenstange des Federbeins beiträgt, wobei diese Aufnahme bevorzugt durch einen Ringbund des Luftfederkopfes gebildet ist, auf den die Führungshülse außenseitig aufgepresst ist, so daß keine weiteren Befestigungen erforderlich sind.
- Der Führungs- oder Gleitring ist im Rahmen der Erfindung bevorzugt dem oberen Ende des Luftfederkolbens zugeordnet und auf dieses Ende beispielsweise aufgeklipst, wobei der Gleitring innerhalb des oberen Endbereiches des Luftfederbalges liegt. Bezogen auf die Konstruktionslage liegt der Führungs- oder Gleitring dabei in axialer Überdeckung zur hülsenförmigen Führung, wobei erfindungsgemäß diese Führung allerdings nicht den gesamten Längsbereich abdeckt, über den sich der Luftfederkolben mit dem daran befestigten Führungs- und/oder Gleitring bei Ausfederbewegungen erstreckt. Um dennoch eine Wegbegrenzung in radialer Richtung sicherzustellen, die ausschließt, daß die Balgwände aneinander reiben, ist erfindungsgemäß in Verlängerung der Führungshülse auf der Kolbenstange eine weitere Abstützhülse, bevorzugt kleineren Durchmessers, vorgesehen, die gleichzeitig als Aufnahme für den Anschlagpuffer des Dämpfers dient.
- Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Querschnitt durch ein Luftfederbein gemäß der Erfindung, und zwar in einer der Konstruktionslage, also der Zwischenlage zwischen eingefedertem und ausgefedertem Zustand entsprechenden Stellung, und -
2 eine Teildarstellung eines Luftfederbeins gemäß1 in einer ausgelenkten Position, wobei bezogen auf diese ausgelenkte Position und für verschiedene Federlagen die Abstützung des Luftfederkolbens gegenüber den erfindungsgemäß vorgesehenen Abstützelementen, nämlich dem Luftfederkopf zugeordneter Führungshülse und daran anschließender, kolbenstangenseitiger Abstandshülse vorgesehen ist. - Das in den Figuren dargestellte und mit
1 bezeichnete Luftfederbein ist als Bestandteil einer Radaufhängung eines Kraftfahrzeuges einerseits gegen dessen Karosserie abgestützt und andererseits mit einem Element der Radführung der Radaufhängung verbunden. Die Verbindung zur nicht weiter dargestellten Karosserie des Fahrzeuges erfolgt über den Luftfederkopf2 , der in nicht näher gezeigter Weise aufbauseitig abgestützt und befestigt ist. Der Luftfederkopf2 , der in bekannter und hier nicht weiter dargestellter Weise an eine fahrzeugseitige Druckluftguelle angeschlossen ist, geht in eine Außenführung3 für einen Luftfederbalg4 über, der als Balgschleife ringförmig zwischen der Außenführung3 und der Innenführung5 liegt, welche durch einen Wandteil eines Luftfederkolbens6 gebildet wird. - Das Luftfederbein
1 umfaßt weiter einen Dämpfer7 , der über einen Teil seiner Länge von Luftfederkopf2 und Luftfederkolben6 umschlossen ist, wobei der Luftfederkopf2 , der Luftfederbalg4 und der Luftfederkolben6 die äußere Begrenzung eines Luftraumes8 bilden, der zum Dämpferrohr9 am vom Luftfederkopf2 ab gelegenen Ende dichtend und kardanisch beweglich abgestützt ist. Die Abstützung erfolgt im Ausführungsbeispiel durch ein kardanisch weiches Abrollkolbenlager, das durch einen elastischen Ringkörper10 gebildet ist. Im Bereich des über den Luftfederkolben6 nach der vom Luftfederkopf2 abgewandten Seite hin hinausragenden Endes des Dämpferrohres9 ist der Dämpfer7 mit einem der Radführungselemente der nicht weiter dargestellten Radaufhängung verbunden. - Das Dämpferrohr
9 des Dämpfers7 , der in seinen Funktionen nicht weiter besprochen wird und der in Aufbau und Funktion bekannten Dämpfern mit verstellbarer Dämpfercharakteristik entspricht, nimmt einen Dämpferkolben auf, der mit11 bezeichnet ist und dessen Kolbenstange12 im Luftfederkopf2 elastisch gehalten abgestützt ist, wobei der Luftfederkopf2 zentral einen Ringbund13 aufweist, der die nicht weiter erläuterte elastische Abstützung für die Kolbenstange12 aufnimmt und umschließt. Der Ringbund13 des Luftfederkopfes2 bildet zugleich die Halterung für eine Führungshülse14 , die den Ringbund13 außenseitig umschließend axial auf diesen auf gepresst ist, wobei die Hülse14 in Verlängerung des Ringbundes13 in Richtung auf den Dämpfer7 die Kolbenstange12 mit Abstand umschließt und sich axial in den als Luftraum8 dienenden Innenraum des Luftfederkolbens6 erstreckt. Bezogen auf die dargestellte Konstruktionslage des Luftfederbeins1 , die einer Zwischenstellung zwischen eingefederter und ausgefederter Federposition entspricht, liegt die Führungshülse14 in Überdeckung zu einem Führungsring15 , der dem Innenumfang des luftfederbalgseitigen Endes des Dämpferkolben11 zugeordnet ist und die Führungshülse14 mit Spiel umschließt. - Der Führungsring
15 ist in nicht näher dargestellter Weise bevorzugt auf das balgseitige Ende des Luftfederkolbens6 aufgeklipst, so daß sich eine einfache Befestigung ergibt, und bevorzugt als Flachring mit leicht gewölbter Innenkontur ausgebildet, wobei die Ringkanten verrundet sind. In Verbindung mit der Verwendung eines Materiales guter Gleitfähigkeit, so beispielsweise einem Kunststoff auf Polyamidbasis ergeben sich bei Anliegen des Führungsringes15 an der Führungshülse14 sehr günstige Reibverhältnisse, insbesondere wenn die Hülse14 erfindungsgemäß aus nichtrostendem Stahl mit glatter Oberfläche hergestellt ist, so daß kein Oberflächenschutz für die Hülse erforderlich ist, der abgerieben werden könnte. - Entsprechend der geschilderten Anordnung des Führungsringes
15 am balgseitigen Ende des Luftfederkolbens6 liegt der Führungsring axial in Überdeckung zum Luftfederbalg4 , dessen über die Balgschleife16 ineinander übergehende Wandteile17 und18 am Luftfederkolben6 als Innenführung5 und am Luftfederkopf2 als Außenführung3 bei Federbewegungen abrollen, wobei die Wandteile17 und18 des Luftfederbalges4 im Bereich ihrer freien Enden über Stützringe gegen die Innenführung5 bzw. die Außenführung3 fixiert sind. Die Stützringe sind mit19 und20 bezeichnet. - Der Führungsring
15 umschließt in der dargestellten Konstruktionslage die Führungshülse14 mit Spiel, wobei dieses verhältnismäßig groß bemessen ist, derart, daß ein Ringspalt21 gegeben ist, so daß es bei Federbewegungen ohne seitliche Auslenkung des Federbeines1 praktisch zu keiner Berührung kommt. - In Berücksichtigung gegebener Bauteiltoleranzen ist die Breite des Ringspaltes
21 so bemessen, daß die Wandteile17 und18 in allen Federlagen und unabhängig vom Grad der seitlichen Auslenkung der Luftfeder1 zueinander berührungsfrei bleiben. Die Breite des Ringspaltes21 ist also kleiner als der radiale Abstand zwischen den Wandteilen17 und18 , so daß es zu keiner reibenden Berührung zwischen den Wandteilen17 und18 kommen kann, die zu einer Schädigung des Luftfederbalges4 führen könnte, zumal dieser im Hinblick auf das Ansprechverhalten der Luftfeder möglichst dünnwandig derart ausgeführt ist, daß sich beim Abrollen und Verformen des Luftfederbalges4 möglichst geringe Widerstände ergeben. - Die vorgesehene Radialabstützung zwischen Führungshülse
14 und Führungsring15 macht es darüber hinaus möglich, zu einer sehr schlanken Konstruktion des Luftfederbeines zu kommen, wie sie im Hinblick auf die konstruktiven Verhältnisse bei Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen, insbesondere bei Vorderradaufhängungen von Kraftfahrzeugen zweckdienlich ist, ungeachtet dessen, daß durch die Kinematik der Radführung bedingte seitliche Auslenkungen des Luftfederbeins bei möglichst geringer Verzwängung des Federbeins möglich sein müssen. Die Erfindung nutzt hierzu die radiale Abstützung zwischen der Führungshülse14 , die ihrerseits zum -karosserieseitig befestigen Luftfederkopf2 feststeht, gegen den Führungsring15 in Verbindung mit einer kardanisch weichen Abstützung des Luftfederkolbens6 am gegenüberliegenden Ende, so daß bei seitlichen Auslenkungen des Luftfederbeins1 auftretende Querkräfte die Feder- und Dämpferfunktionen des Luftfederbeines1 möglichst wenig beeinträchti gen und insbesondere bei toleranzunempfindlicher Konstruktion Schädigungen des Luftfederbalges4 ausgeschlossen sind. - Ist, wie im dargestellten Ausführungsbeispiel, aus baulichen Gründen eine Lösung nicht möglich oder nur schwer zu verwirklichen, bei der die zum Luftfederkopf
2 feste Führungshülse14 über den ganzen Federweg als Gegenführung für den Führungsring15 dienen kann, so kann, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, der Führungshülse14 , quasi eine Verlängerung derselben bildend, eine Abstützhülse zugeordnet sein, die im Ausführungsbeispiel mit22 bezeichnet ist und die auf der Kolbenstange12 angeordnet ist, wobei die Abstützhülse22 gleichzeitig als Aufnahme für einen Anschlagpuffer23 dienen kann, der vom Dämpferrohr9 bei stärkerer Einfederung beaufschlagt wird. Die Abstützhülse22 ist erfindungsgemäß über eine eine Verstärkung der Kolbenstange12 bildende, die Kolbenstange12 aufnehmende und versteifende Stützbuchse24 im elastischen Kolbenstangenlager abgestützt, das innerhalb des Ringbundes13 des Luftfederkopfes2 liegt. - Das gegen die zusätzliche Abstützhülse
22 auslaufende Ende25 der Führungshülse14 ist mit sich verjüngendem Durchmesser ausgeführt, und ebenso der benachbarte Endbereich26 der Abstützhülse22 , so daß, wie in2 veranschaulicht, bei seitlich ausgelenktem Luftfederbein1 ebenfalls ein weitgehend ungestörter Übergang und eine gleichmäßige Führung für den Führungsring15 gegeben ist. -
2 veranschaulicht die seitliche Führung des Luftfederkolbens6 bei seitlich ausgelenkter Stellung des Luftfederbeins1 , wobei der seitlichen Auslenkung des Luftfederbeins1 im Bereich von dessen unterem, der nicht gezeigten Radführung zugeordneten Ende eine Auslenkung des oberen Endes des Luftfederkolbens6 in Gegenrichtung entspricht, die zu einer Berührung der Balgwandteile17 und18 führen würde, wenn über die Abstützung des Luftfederkolbens6 im Balgbereich gegen den Führungsring15 eine entsprechend weitgehende Verschwenkung des Luftfederkolbens6 nicht verhindert würde. Die entsprechende Führung des Führungsringes15 auf der Abstützhülse22 und der Führungshülse14 veranschaulicht2 , wobei die Abstützhülse22 bei Ausfederung des Luftfederbeins1 die Gegenführung für den Führungsring15 bildet, und die Führungshülse14 im Bereich von Federwegen um die Konstruktionslage und bei zunehmender Einfederung.2 veranschaulicht weiter, daß das Einziehen der Abstützhülse22 bzw. der Führungshülse14 in ihren einander zugewandten Endbereichen zu einer Vergleichmäßigung des Überganges führt und der Aufrechterhaltung der Führung auch im Übergangsbereich dient. - Durch die Erfindung wird somit ein Luftfederbein geschaffen, daß toleranzunempfindlich ist, bei dem auch bei extremer seitlicher Auslenkung des Luftfederbeins kein Balgscheuern eintritt und das sich insgesamt, gerade auch im Bereich des Luftfederkopfes und des Federbalges durch eine schlanke Bauweise auszeichnet.
- Um das Eindringen von Schmutz in den Balgbereich und Schädigungen des Balges
4 zu verhindern, ist der Luftfederkolben6 über einen Faltenbalg27 geschützt, der ausgehend vom kardanisch elastisch gehaltenen Ende des Luftfederkolbens6 an die Außenführung3 anschließt.
Claims (17)
- Luftfederbein für Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen mit einem gegen die Fahrzeugkarosserie abgestützten Luftfederkopf und einer diesem zugeordneten Aussenführung für einen Luftfederbalg, dessen Innenführung durch einen Luftfederkolben gebildet ist, der einen karosserieseitig abgestützten Dämpfer kolbenstangenseitig umschliesst, zu einem in Richtung auf den Dämpfer eingezogenen Ringbund des Luftfederkopfes, mit dem die Kolbenstange elastisch verbunden ist, mit seinem balgseitigen Ende bei radialem Abstand in axialer Überdeckung liegt und im Bereich seines vom Luftfederkopf abgelegenen Endes kardanisch beweglich und dichtend gegen das den Dämpferkolben aufnehmende Dämpferrohr abgestützt ist, das mit der Radführung der Radaufhängung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem balgseitigen Ende der durch den Luftfederkolben (
6 ) gebildeten Innenführung (5 ) ein Führungsring (15 ) als Radialanschlag gegenüber einer ringbundseitig vorgesehenen, radial beabstandeten Führungshülse (14 ) zugeordnet ist. - Luftfederbein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (
14 ) auf den Ringbund (13 ) auf gepresst ist. - Luftfederbein nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (
15 ) durch einen Gleitring gebildet ist. - Luftfederbein nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (
15 ) als Kunststoffring ausgebildet ist. - Luftfederbein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (
15 ) innerhalb des oberen Endbereiches des Luftfederkolbens (6 ) liegt. - Luftfederbein nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (
15 ) in den oberen Endbereich des Luftfederkolbens (6 ) einklipsbar ist. - Luftfederbein nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsring (
15 ) in der Konstruktionslage des Luftfederbeines (1 ) in axialer Überdeckung zur Führungshülse (14 ) liegt. - Luftfederbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenstange (
12 ) eine als Verlängerung zur Führungshülse (14 ) wirkende Abstützhülse (22 ) zugeordnet ist. - Luftfederbein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützhülse (
22 ) anschließend an die Führungshülse (14 ) vorgesehen ist. - Luftfederbein nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungshülse (
14 ) im Übergang auf die Abstützhülse (22 ) im Durchmesser verjüngt ist. - Luftfederbein nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützhülse (
22 ) ausgehend von ihrem der Führungshülse (14 ) benachbarten Ende einen sich im Durchmesser aufweitenden Übergangsbereich (Endbereich26 ) aufweist. - Luftfederbein nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstützhülse (
22 ) an ihrem der Führungshülse (14 ) zugewandten Ende geschlossen und als Aufnahme für einen den Federweg der Kolbenstange (12 ) begrenzenden Anschlagpuffer (23 ) ausgebildet ist. - Luftfederbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Spiel zwischen Führungshülse (
14 ) und Führungsring (15 ) vorgesehene Ringspalt eine kleinere Spaltweite aufweist als der im Bereich der Führungshülse (14 ) durch Außenführung (3 ) und Innenführung (5 ) bestimmte Spalt zwischen den über diese abgestützten Wandteilen (17 und18 ) des Luftfederbalges (4 ). - Luftfederbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der als Spiel zwischen Abstützhülse (
22 ) und Führungsring (15 ) im Bereich der Abstützhülse (22 ) gegebene Radialabstand kleiner ist als der durch Außenführung (3 ) und Innenführung (5 ) im entsprechenden Federbereich bestimmte Abstand zwischen den über diese abgestützten Wandteilen (17 ,18 ) des Luftfederbalges (4 ). - Luftfederbein nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringspaltes zwischen Führungshülse (
14 ) bzw. Abstützhülse (22 ) und Führungsring (15 ) nahezu die Größe des Radialabstandes zwischen den entsprechenden Wandteilen (17 ,18 ) des Luftfederbalges (4 ) erreicht. - Luftfederbein nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die kardanisch bewegliche Verbindung des Luftfederkolbens (
6 ) zum Dämpferrohr (9 ) durch ein elastisches Lager (Ringkörper10 ) gebildet ist. - Luftfederbein nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Lager durch einen elastischen Ringkörper (
10 ) gebildet ist.
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