DE102006052627C5

DE102006052627C5 - Luftfeder für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102006052627C5
Application number: DE102006052627.9A
Authority: DE
Inventors: Walter Schmidt
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2006-11-08
Publication date: 2016-04-14
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: DE102006052627A1; DE102006052627B4

Abstract

Luftfeder (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Rollbalg (12), der unter Bildung einer ersten Rollfalte (16) mit seinen Enden (18, 22) an einem Deckel (20) und einem ersten Abrollkolben (24) festgelegt ist, und einen zweiten Rollbalg (14), der unter Bildung einer zweiten Rollfalte (26) mit seinen Enden (28, 30) an dem ersten und einem zweiten Abrollkolben (24, 32) festgelegt ist, und einer durch den Deckel (20), den ersten und zweiten Rollbalg (12, 14) und den ersten und zweiten Abrollkolben (24, 32) ausgebildeten Luftkammer (34), wobei der zweite Abrollkolben (32) einen geringeren Durchmesser als der erste Abrollkolben (24) aufweist und derart koaxial zum ersten Abrollkolben (24) angeordnet ist, dass bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung (ER/AR) der zweite Abrollkolben (32) in den ersten Abrollkolben ein-/ausschiebbar ist, wobei der erste Abrollkolben (24) den zweiten Rollbalg (14) in Ein-/Ausfederrichtung (ER/AR) vollständig umhüllt und derart angeordnet ist, dass seine innere Mantelfläche eine Außenführung (36) für den zweiten Rollbalg (14) bildet und dass bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung (ER/AR) der erste und zweite Abrollkolben (24, 32) teleskopartig zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abrollkolben (24) in axiale Richtung (a) betrachtet eine untere Anschlagfläche (38) aufweist, die bei einer Bewegung in Einfederrichtung (ER) mit einem korrespondierend am zweiten Abrollkolben (32) angeordneten Anschlagflansch (40) in Wirkverbindung bringbar ist, und wobei zwischen dem Deckel (20) und dem ersten Abrollkolben (24) ein, die Bewegung des ersten Abrollkolbens (24) in Ausfederrichtung (AR) begrenzendes Begrenzungselement (44) angeordnet ist, wobei das Begrenzungselement (44) einen Anschlagflansch (40) und der erste Abrollkolben (24) eine dazu korrespondierend ausgebildete, in axiale Richtung (a) betrachtet, obere Anschlagfläche (48) aufweist, über die das Begrenzungselement (44) und der erste Abrollkolben (24) in Wirkverbindung stehen, und dass der erste Rollbalg (12) als ein Kreuzlagenbalg und der zweite Rollbalg (14) als ein Axialrollbalg ausgebildet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art.
Bei Kraftfahrzeugen die einem hohen Komfortanspruch genügen sollen, werden Luftfedern mit einer sogenannten Außenführung des Rollbalgs eingesetzt. Eine derartige Luftfeder ist beispielsweise in der DE 3 311 855 A1 beschrieben. Der Vorteil dieser Luftfedern ist, dass der Rollblag aufgrund der Außenführung dünner ausgeführt werden kann und mit Axial- statt Kreuzlagen armiert werden kann, was zu einem besseren Ansprechen der Luftfeder, insbesondere bei kleinen Anregungen, führt. Hierbei werden die besten Ergebnisse erzielt, wenn die Außenführung so lang ausgeführt werden kann, dass der Rollbalg über den gesamten Federweg geführt wird. Dies ist aus Platzgründen bei Fahrzeugen mit Federbein leichter realisierbar. Bei Fahrzeugen mit großer Durchladebreite und tiefem Ladeboden hat sich eine sogenannte Unterfluranordnung der Luftfeder durchgesetzt. Bei der Unterfluranordnung ist aus Platzgründen eine Außenführung des Rollbalgs über den gesamten Federbereich nicht realisierbar.
Eine weitere Luftfeder ist in der FR 26 72 354 A1 beschrieben. Kennzeichnend für diese Luftfeder ist, dass die Luftfeder zwei, in axiale Richtung betrachtet übereinander liegende Rollbälge aufweist, wodurch ein platzsparender Einbau ermöglicht ist. Als nachteilig erweist sich bei der gattungsgemäßen Luftfeder der Umstand, dass die Rollbälge der Luftfeder keine Außenführung aufweisen und somit die Luftfeder ein schlechteres Ansprechverhalten zeigt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder für ein Kraftfahrzeug gemäß der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art unter Vermeidung der genannten Nachteile derart weiter zu bilden, dass ein komfortables Ansprechverhalten und eine geringe Bauraum beanspruchende und damit eine einen Einbau in Unterfluranordnung ermöglichende konstruktive Gestaltung der Luftfeder gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 in Verbindung mit seinen Oberbegriffsmerkmalen gelöst.
Die Unteransprüche bilden vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Außenführung eines Rollbalgs zu einem besseren Ansprechen der Luftfeder bei kleineren Anregungen und damit zu einem komfortablen Ansprechverhalten der Luftfeder führt.
Nach der Erfindung umfasst die Luftfeder einen ersten Rollbalg, der unter Bildung einer ersten Rollfalte mit seinen Enden an einen Deckel und an einem ersten Abrollkolben festgelegt ist und einen zweiten Rollbalg, der unter Bildung einer zweiten Rollfalte mit seinen Enden an dem ersten Abrollkolben und einem zweiten Abrollkolben festgelegt ist. Zudem umfasst die Luftfeder eine Luftkammer, die durch den Deckel, den ersten und zweiten Rollbalg, sowie den ersten und zweiten Abrollkolben ausgebildet ist. Hierbei weist der zweite Abrollkolben einen geringeren Durchmesser als der erste Abrollkolben auf und ist derart koaxial zum ersten Abrollkolben angeordnet, dass bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung der zweite Abrollkolben in den ersten Abrollkolben ein-/ausschiebbar ist. Erfindungsgemäß umschließt der erste Abrollkolben den zweiten Rollbalg vollständig und ist derart angeordnet, dass seine innere Mantelfläche eine Außenführung für den zweiten Rollbalg bildet und dass bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung der erste und zweite Abrollkolben teleskopartig zu einander verschiebbar ist. Die teleskopartige Verschiebbarkeit der beiden Abrollkolben zueinander bedeutet hierbei, dass beim Ein-/Ausfedern neben der Ein-/Ausschiebbewegung des zweiten Abrollkolbens in den ersten Abrollkolben auch der erste Abrollkolben eine Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung ausführen kann.
Auf eine einfache Art und Weise ist nunmehr eine Luftfeder zur Verfügung gestellt, die aufgrund der koaxialen Anordnung der beiden Abrollkolben einen geringen Bauraum beansprucht und die aufgrund der teleskopartigen Verschiebbarkeit der beiden Abrollkolben zueinander eine beweglich ausgebildete Außenführung für den im komfortrelevanten Federbereich wirksamen zweiten Rollbalg aufweist, wodurch ein komfortables Ansprechen der Luftfeder über den komfortrelevanten Federbereich gewährleistet ist.
Weiter erfindungsgemäß weist der erste Abrollkolben in axiale Richtung betrachtet eine untere Anschlagfläche auf, die bei einer Bewegung in Einfederrichtung mit einem korrespondierend am zweiten Abrollkolben angeordneten Anschlagflansch in Wirkverbindung bringbar ist. Durch die entsprechende Anordnung von unterer Anschlagfläche und Anschlagflansch ist auf eine einfache Art und Weise eine definierten Einfedertiefe vorgegeben, ab der die Bewegung des ersten Abrollkolbens in Einfederrichtung erfolgt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der unteren Anschlagfläche des ersten Abrollkolbens und dem Anschlagflansch des zweiten Abrollkolbens ein erstes Pufferelement angeordnet. Die Anordnung des ersten Pufferelements zwischen unterer Anschlagfläche und Anschlagflansch hat den Effekt, das hierdurch der Umschaltbereich zwischen dem ersten Rollbalg und dem zweiten Rollbalg weicher gestaltet ist.
Weiter erfindungsgemäß ist zwischen dem Deckel und dem ersten Abrollkolben ein, die Bewegung des ersten Abrollkolbens in Ausfederrichtung begrenzendes Begrenzungselement angeordnet. Das Vorsehen des Begrenzungselements hat den Vorteil, dass bei einer Ausfederbewegung der Luftfeder eine unerwünschte Zugbeanspruchung des ersten Rollbalges erfolgreich verhindert wird.
Weiter erfindungsgemäß weist das Begrenzungselement einen Anschlagflansch und der erste Abrollkolben eine dazu korrespondierend ausgebildete, in axialer Richtung betrachtet obere Anschlagfläche auf, über die das Begrenzungselement und der erste Abrollkolben in Wirkverbindung stehen. Hierdurch ist ein einfache konstruktive Ausgestaltung des Begrenzungselements gewährleistet.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem Anschlagflansch des Begrenzungselements und der oberen Anschlagfläche des ersten Abrollkolbens ein zweites Pufferelement angeordnet. Das Vorsehen des zweiten Pufferelements erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch ein weicherer Übergang des ersten Rollbalgs in seine Stoppposition gewährleistet ist.
Vorzugsweise sind dabei das erste und das zweite Pufferelement als ein Elastomer ausgebildet. Die Verwendung eines Elastomer als Pufferelement erweist sich als vorteilhaft, da diese kostengünstig in der Beschaffung sind und zudem durch ihre Robustheit eine lange Lebensdauer der Luftfeder bedingen.
Und weiter erfindungsgemäß ist der erste Rollbalg als ein Kreuzlagenbalg und der zweite Rollbalg als ein Axialrollbalg ausgebildet. Dies erweist sich als vorteilhaft, da hierdurch zum einen eine Gewichtsersparnis verbunden ist, und zudem ein besseres Ansprechen der Luftfeder gewährleistet ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in den 4 bis 6 dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. In der Beschreibung, in den Ansprüchen und in der Zeichnung werden die in der unten angeführten Liste der Bezugszeichen verwendeten Begriffe und zugeordnete Bezugszeichen verwendet.
In der Zeichnung bedeuten:
1 eine schematische Darstellung einer nicht-erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Luftfeder in der Regellage,
2 die nicht erfindungsgemäße Luftfeder aus 1 im vollständig ausgefederten Zustand,
3 die nicht erfindungsgemäße Luftfeder aus 1 im vollständig eingefederten Zustand,
4 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftfeder in der Regellage,
5 die Luftfeder aus 4 im vollständig ausgefederten Zustand; und
6 die Luftfeder aus 4 im vollständig eingefederten Zustand.
In 1 ist mehr oder minder schematisch eine insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnete nicht erfindungsgemäße Luftfeder für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Die Luftfeder umfasst im Wesentlichen einen ersten Rollbalg 12 und einen zweiten Rollbalg 14. Der erste Rollbalg 12 unter Bildung einer ersten Rollfalte 16 mit seinem radial äußeren Ende 18 an einem Deckel 20 und mit seinem radial inneren Ende 22 an einem ersten Abrollkolben 24 befestigt.
Der zweite Rollbalg 14 ist unter Bildung einer zweiten Rollfalte 26 mit seinen radial äußeren Enden 28 an dem ersten Abrollkolben 24 und mit seinen radial inneren Enden 30 an einem zweiten Abrollkolben 32 festgelegt. Der zweite Abrollkolben 32 weist einen geringeren Durchmesser als der erste Abrollkolben 24 auf.
Durch den Deckel 20, den ersten und zweiten Rollbag 12, 14 sowie den ersten und zweiten Abrollkolben 24, 32 ist eine Luftkammer 34 mit einem gemeinsamen Luftvolumen ausgebildet.
Der erste Abrollkolben 24 umschließt den zweiten Rollbalg 14 vollständig und ist derart angeordnet, dass seine innere Mantelfläche eine Außenführung 36 für den zweiten Rollbalg 14 bildet und zudem bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung EA/AR der erste und zweite Abrollkolben 24, 32 teleskopartig zueinander verschiebbar sind.
Bei der in 1 dargestellten Regellage ist der als ein Kreuzlagenbalg ausgebildete erste Rollbalg 12 aufgrund seines größeren wirksamen Durchmessers DK voll ausgefahren und damit ist für die Federung lediglich der als ein Axialrollbalg ausgebildete zweite Rollbalg 16 zuständig.
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist dabei im komfortrelevanten Federbereich, d. h. über den gesamten Ausfederbereich eine Außenführung 36 für den zweiten Rollbalg 14 vorhanden.
Bei einer weiteren Einfederung, wie dies in 3 dargestellt ist, kommt der erste Abrollkolben 24 über eine in axialer Richtung A betrachtet unteren Anschlagfläche 38 mit einem korrespondierend am zweiten Abrollkolben 32 angeordneten Anschlagflansch 40 in Wirkverbindung. Hierdurch wird der erste Abrollkolben 24 in Einfederrichtung ER mitgenommen. In diesem Moment hat der zweite Rollbalg 14 keine Wirkung mehr und es federt lediglich nur noch der erste Rollbalg 12, der auf der dem ersten Abrollkolbens 24 abrollt.
Um diesen Umschaltbereich zwischen dem ersten und dem zweiten Rollbalg 12, 14 weicher zu gestalten, ist zwischen der unteren Anschlagfläche 38 des ersten Abrollkolbens 24 und dem Anschlagflansch 40 des zweiten Abrollkolbens 32 ein erster Elostomerpuffer 42 angeordnet.
In 4 bis 6 ist nunmehr eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Luftfeder 10 dargestellt. Nachfolgend sind die sich entsprechenden Bauteile mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Während in 4 entsprechend zu 1 die Regellage der Luftfeder 10 dargestellt ist, zeigen 5 und 6 entsprechend zu 2 und 3 die Luftfeder 10 im vollständig ausgefederten bzw. vollständig eingefederten Zustand.
Im Unterschied zu dem vorherigen nicht erfindungsgemäß Ausführungsbeispiel weist die Luftfeder 10 ein zwischen dem Deckel 20 und dem ersten Abrollkolben 24 angeordnetes Begrenzungselement 44 auf. Das Begrenzungselement 44 weist einen Anschlagflansch 46 auf, der mit einer korrespondierend am ersten Abrollkolben 24 ausgebildeten, in axialer Richtung a betrachtet, oberen Anschlagfläche 48 in Wirkverbindung steht. Hierdurch ist sichergestellt, dass bei einer Ausfederbewegung der Luftfeder 10 der obere Rollbalg 12 nicht auf Zug beansprucht wird.
Um einen weicheren Übergang des ersten Rollbalgs 12 in seine Stoppposition zu gewährleisten, ist zwischen dem Anschlagflansch 46 des Begrenzungselements 44 und oberen Anschlagfläche 48 des ersten Abrollkolbens 24 ein zweiter Elostomerpuffer 50 angeordnet.
Bezugszeichenliste

10: Luftfeder
12: erster Rollbalg
14: zweiter Rollbalg
16: erste Rollfalte
18: radial äußere Enden des ersten Rollbalgs
20: Deckel
22: radial innere Enden des ersten Rollbalgs
24: erster Abrollkolben
26: zweite Rollfalte
28: radial äußere Enden des zweiten Rollbalgs
30: radial innere Enden des zweiten Rollbalgs
32: zweiter Abrollkolben
34: Luftkammer
36: Außenführung
38: untere Anschlagfläche
40: Anschlagflansch
42: erstes Pufferelement
44: Begrenzungselement
46: Anschlagflansch/Begrenzungselement
48: obere Anschlagfläche
50: zweites Pufferelement
a: axiale Richtung
ER: Einfederrichtung
AR: Ausfederrichtung
DK: wirksamer Durchmesser

Claims

Luftfeder (10) für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen ersten Rollbalg (12), der unter Bildung einer ersten Rollfalte (16) mit seinen Enden (18, 22) an einem Deckel (20) und einem ersten Abrollkolben (24) festgelegt ist, und einen zweiten Rollbalg (14), der unter Bildung einer zweiten Rollfalte (26) mit seinen Enden (28, 30) an dem ersten und einem zweiten Abrollkolben (24, 32) festgelegt ist, und einer durch den Deckel (20), den ersten und zweiten Rollbalg (12, 14) und den ersten und zweiten Abrollkolben (24, 32) ausgebildeten Luftkammer (34), wobei der zweite Abrollkolben (32) einen geringeren Durchmesser als der erste Abrollkolben (24) aufweist und derart koaxial zum ersten Abrollkolben (24) angeordnet ist, dass bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung (ER/AR) der zweite Abrollkolben (32) in den ersten Abrollkolben ein-/ausschiebbar ist, wobei der erste Abrollkolben (24) den zweiten Rollbalg (14) in Ein-/Ausfederrichtung (ER/AR) vollständig umhüllt und derart angeordnet ist, dass seine innere Mantelfläche eine Außenführung (36) für den zweiten Rollbalg (14) bildet und dass bei einer Bewegung in Ein-/Ausfederrichtung (ER/AR) der erste und zweite Abrollkolben (24, 32) teleskopartig zueinander verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abrollkolben (24) in axiale Richtung (a) betrachtet eine untere Anschlagfläche (38) aufweist, die bei einer Bewegung in Einfederrichtung (ER) mit einem korrespondierend am zweiten Abrollkolben (32) angeordneten Anschlagflansch (40) in Wirkverbindung bringbar ist, und wobei zwischen dem Deckel (20) und dem ersten Abrollkolben (24) ein, die Bewegung des ersten Abrollkolbens (24) in Ausfederrichtung (AR) begrenzendes Begrenzungselement (44) angeordnet ist, wobei das Begrenzungselement (44) einen Anschlagflansch (40) und der erste Abrollkolben (24) eine dazu korrespondierend ausgebildete, in axiale Richtung (a) betrachtet, obere Anschlagfläche (48) aufweist, über die das Begrenzungselement (44) und der erste Abrollkolben (24) in Wirkverbindung stehen, und dass der erste Rollbalg (12) als ein Kreuzlagenbalg und der zweite Rollbalg (14) als ein Axialrollbalg ausgebildet sind.
Luftfeder (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der unteren Anschlagfläche (38) des ersten Abrollkolbens (24) und dem Anschlagflansch (40) des zweiten Abrollkolbens (32) ein erstes Pufferelement (42) angeordnet ist.
Luftfeder (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Anschlagflansch (40) des Begrenzungselements (44) und der oberen Anschlagfläche (48) des ersten Abrollkolbens (24) ein zweites Pufferelement (50) angeordnet ist.
Luftfeder nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite Pufferelement (42, 50) als ein Elastomer ausgebildet sind.