EP3676114A1

EP3676114A1 - Dichtvorrichtung für eine luftfedereinrichtung, luftfedereinrichtung und verfahren zum abdichten eines primärvolumens in einer luftfedereinrichtung

Info

Publication number: EP3676114A1
Application number: EP18762244.4A
Authority: EP
Inventors: Bernd Brunsch
Original assignee: SAF Holland GmbH
Current assignee: SAF Holland GmbH
Priority date: 2017-08-29
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-07-08
Also published as: WO2019042838A1; DE102017119736B4; DE102017119736A1; CN111051088A; US20200247206A1

Abstract

Dichtvorrichtung (13) für eine Luftfedereinrichtung (1) zur Abdichtung eines Primärvolunnens (11) der Luftfedereinrichtung (1), insbesondere eines Arbeitsvolumen der Luftfedereinrichtung (1), gegenüber einem Sekundärvolumen (12), umfassend einen Grundkörper (14) und ein am Umfang des Grundkörpers (14) ausgebildetes Dichtelement (15), wobei das Dichtelement (15) derart ausgebildet ist, dass das Dichtelement (15) in einem in der Luftfedereinrichtung (1) montierten Zustand aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement (15) das Primärvolumen (11) gegenüber dem Sekundärvolumen (12) abdichtet, in eine Freigabesteilung, in der Luft das Dichtelement (15) passiert, überführt wird, wenn ein sich gegenüber dem Sekundärvolumen (12) als Unterdruck im Primärvolumen (11) einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen Schwellenwert überschreitet.

Description

Dichtvorrichtung für eine Luftfedereinrichtung, Luftfedereinrichtung und Verfahren zum Abdichten eines Primärvolumens in einer

Luftfedereinrichtung Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dichtvorrichtung für eine Luftfedereinrichtung, eine Luftfedereinrichtung und ein Verfahren zum Abdichten eines Primärvolumens in einer Luftfedereinrichtung mit einer Dichtvorrichtung.

Typischerweise werden Luftfedereinrichtungen zur Abfederung einer Fahrzeug- achse oder zur Veränderung einer Niveaulage eines Fahrzeugs verwendet. Übliche Bestandteile der Luftfedereinrichtung sind ein Kolbenelement und ein Luftbalgelement, wobei das Luftbalgelement und das Kolbenelement relativ zueinander verlagerbar sind. Dabei rollt das Luftbalgelement bei einer Ein- und Ausfederung an einer Außenfläche des Kolbenelements ab. Hierzu ist das Luftbalgelement vor- zugsweise aus einem elastischen Material gefertigt, mit dem eine Faltbewegung während des Abrollens bewirkt werden kann. Eine Dämpfung wird zudem dadurch hervorgerufen, dass ein Fluid, insbesondere Luft, zwischen einem durch das Luftbalgelement und das Kolbenelement breitgestellten Arbeitsraum und der Umgebung über einen verengten Querschnitt hin - und herströmt. Aufgrund des vereng- ten Querschnitts und der damit verbundenen Reibung werden die eingeleiteten Schwingungen gedämpft. Typischerweise sind solche Luftfedereinrichtungen an Nutzfahrzeugen, wie z. B. an einem Sattelauflieger oder einem Sattelzug, angeordnet. Wird nun der Sattelauflieger angehoben, wird die Luftfedereinrichtung gestreckt, so dass in Folge der damit einhergehenden Vergrößerung des Arbeitsvo- lumens ein Unterdruck in dem vom Luftbalgelement umschlossenen Volumen entsteht, was wiederum dazu führt, dass das elastische Luftbalgelement nach innen, d. h. in Richtung des Arbeitsvolumens, verformen kann bzw. einfällt. Beim anschließenden Absetzen des Sattelaufliegers kann das Luftbalgelement eingeklemmt und infolgedessen sogar beschädigt werden. Zur Vermeidung eines solchen Phänomens kennt der Stand der Technik mehrteilige Tauchkolbenelemente bzw. Kopfplatten oder zusätzlich Saugventile (z. B. in der Kopfplatte). Allerdings lassen sich diese Lösungen nicht universell einsetzten. Beispielsweise entfällt die Möglichkeit des Einsatzes des geteilten Tauchkolbenelements, wenn das Tauchkolbenelement selbst unter Druck steht. In vielen Anwendungsfällen ist zudem nicht der erforderliche Bauraum gegeben.

Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Luftfedereinrichtung bereitzustellen, mit der sich die Wahrscheinlichkeit für eine Beschädigung des Luftbalgelements auf möglichst einfache, kostengünstige und universell einsetzbare Weise reduzieren lässt.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Dichtvorrichtung für eine Luftfedereinrichtung gemäß Anspruch 1 , eine Luftfedereinrichtung gemäß Anspruch 5 und ein Verfahren zum Abdichten eines Primärvolumens in einer Luftfedereinrichtung gemäß Anspruch 10. Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.

Erfindungsgemäß ist eine Dichtvorrichtung für eine Luftfedereinrichtung zur Abdichtung eines Primärvolumens der Luftfedereinrichtung, insbesondere eines Arbeitsvolumen der Luftfedereinrichtung, gegenüber einem Sekundärvolumen, vor- gesehen, umfassend einen Grundkörper und ein am Umfang des Grundkörpers ausgebildetes Dichtelement, wobei das Dichtelement derart ausgebildet ist, dass das Dichtelement in einem in der Luftfedereinrichtung montierten Zustand aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement das Primärvolumen gegenüber dem Sekundärvolumen abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtelement passiert, überführt wird, wenn ein sich gegenüber dem Sekundärvolumen als Unterdruck im Primärvolumen einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen Schwellenwert überschreitet. Dadurch lässt sich mittels der Dichtvorrichtung auf einfache Weise sicherstellen, dass ein Druckausgleich stattfinden kann, sobald ein Überdruck im Primärvolumen entsteht, der zur einer Schädigung der Luftfedereinrichtung, insbesondere zur Beschädigung des Luftbalgelements, führen könnte. Zur anspruchsgemäßen Ausge- staltung des Dichtelements wird dabei dessen geometrische Form und/oder Materialzusammensetzung angepasst. Insbesondere lassen sich die geometrische Form und/oder die Materialzusammensetzung derart abstimmen, dass durch deren Auswahl der Schwellenwert für die Druckdifferenz festgelegt wird. Dadurch ist es mit Vorteil möglich, dass ein Luftausgleich nicht unmittelbar erfolgt, wenn sich ein Unterdruck im Primärvolumen ausbildet, sondern erst dann, wenn sich eine kritische, beispielsweise für das Einfallen des Luftbalgelements zu erwartende, Druckdifferenz einstellt. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Dichtelement zur Überführung in den Freigabezustand gebogen oder verformt wird, insbesondere in Folge des Druckunterschieds zwischen dem Primärvolumen und dem Se- kundärvolumen. Beispielsweise bildet das Arbeitsvolumen zwischen dem Luftbalgelement und dem Kolbenelement das Primärvolumen, während das Sekundärvolumen ein Zusatzvolumen in einem Zusatzbehälter oder eine Umgebung der Luftfedereinrichtung sein kann. Ferner ist unter dem Umfang die äußerste Kontur in einer Ebene zu verstehen, die im montierten Zustand der Dichtvorrichtung senkrecht zur axialen Richtung verläuft, wobei sich das Kolbenelement und das Luftbalgelement entlang der axialen Richtung zueinander verschieben lassen bzw. beim Ein- und Ausfedern entlang der axialen Richtung bewegt werden. Ferner verläuft die axiale Richtung im Wesentlichen senkrecht zur Oberseite eines Lenkers bzw. einer lenkerseitigen Schnittstelle, an die die Luftfedereinrichtung angebunden ist. Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass die Dichtvorrichtung für eine Luftfedereinrichtung eines Nutzfahrzeugs vorgesehen ist, beispielsweise einen Sattelauflieger. Beispielsweise ist das Dichtelement angepasst an den Unterdruck, der sich beim Ausziehen der Luftfedereinrichtung in axialer Richtung ergibt, wenn der Sattelauflieger angehoben wird, um ihn an einen Sattelzug anzubinden.

Vorteilhafterweise ist die Dichtvorrichtung einstückig ausgebildet. Dies kann in anderen Worten bedeuten, dass der Grundkörper und das Dichtelement einstückig miteinander ausgeführt sind. Durch diese einstückige Ausgestaltung resultiert eine besonders dichte und mechanisch belastbare Dichtvorrichtung.

Zweckmäßigerweise besteht das Dichtelement und/oder der Grundkörper zumin- 5 dest teilweise, bevorzugt vollständig, aus einem Gummi und/oder einem Kunststoff. Hierdurch kann eine besonders gut abdichtende Dichtvorrichtung erreicht werden. Um einen mechanisch belastbaren Grundkörper zu erhalten, kann es bevorzugt sein, wenn dieser einen metallischen Stützkörper aufweist.

10 Bevorzugt ist es vorgesehen, dass das Dichtelement als Dichtlippe, insbesondere als biegbare Dichtlippe, ausgestaltet ist. Dabei ist es vorstellbar, dass die Dichtlippe in einer senkrecht zur axialen Richtung verlaufenden radialen Richtung in Hinblick auf ihre Dicke verjüngt. Ferner ist es denkbar, dass das Dichtelement, insbesondere die Dichtlippe, aus einem anderen Material gefertigt ist als der Gründl s körper. Beispielsweise ist die Dichtlippe bereits im nicht-montierten Zustand gebogen bzw. weist einen gebogenen Konturverlauf auf. Dadurch lässt sich mit Vorteil eine in der Dichtstellung ausbildende Kontaktfläche erhöhen. Vorzugsweise um- fasst die Dichtvorrichtung ein Verstärkungselement, wie. z. B. einen Draht oder ein Drahtgeflecht. Die hier beschriebenen Konfigurationen dienen insbesondere dazu, 20 dass das Dichtelement beim Erreichen des Schwellenwerts in den Freigabezustand überführt werden kann.

Weiter bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Grundkörper als Ring oder als Zylinder ausgebildet ist. Die Grundform eines Rings oder Zylinders eignet sich im Be-

25 sonderen zum umlaufenden Abdichten in der Luftfedereinrichtung, da deren Bauteile, z. B. das Kolbenelement oder der Verbindungskanal, gegenüber der axialen Richtung einen im Wesentlichen vollständig rotationssymmetrischen Verlauf aufweisen. Sofern die Dichtvorrichtung als Ring ausgestaltet ist, lässt sich die Dichtvorrichtung zudem auf bereits in der Luftfedereinrichtung vorgesehene Bauteile

30 aufziehen bzw. daran anordnen. Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass die Dichtvorrichtung in ein Anschlagselement integrierbar ist oder der Grundkörper zumindest einen Teil des Anschlagselements bildet. Als Anschlagelement ist vorzugsweise ein Bauteil der Luftfedereinrichtung, das ein Anschlagen des Kolbenelements an einer Kopfplatte der Luftfedereinrichtung verhindern oder dämpfen soll, zu verstehen. Hierzu ist das Anschlagelement vorzugsweise aus einem elastischen Material, insbesondere einem Gummimaterial gefertigt. Durch die integrale Ausgestaltung von Anschlagselement und Dichtvorrichtung wird mit Vorteil die Anzahl der bei der Montage zusammenzusetzenden Bauteile reduziert. Alternativ ist es vorstellbar, dass das Anschlagselement eine umlaufende Aussparung bzw. einen umlaufenden Rücksprung aufweist, in die sich die Dichtvorrichtung einsetzen lässt. In diesem Fall lässt sich die Dichtvorrichtung einfach und bauraumsparend einsetzen und insbesondere einfach im Bedarfsfall austauschen, ohne das gesamte Anschlagelement ersetzen zu müssen.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass ein im nichtmontierten Zustand gemessener Winkel zwischen der Umfangsfläche oder der Fläche des Grundkörpers, an dem die Dichtlippe angeordnet ist, und der Dichtlippe einen Wert zwischen 30° und 80°, bevorzugt zwischen 35° und 55° und besonders bevorzugt zwischen 42° und 48° annimmt. Durch die gewinkelte Ausgestaltung der Dichtlippe lässt sich mit Vorteil eine Richtung vorgeben, in die sich die Dichtlippe verbiegt, wenn sie in die Freigabestellung überführt wird. Vorzugsweise verbiegt sich die Dichtlippe in Richtung eines Luftzugs, der die Dichtvorrichtung passiert. Insbesondere für einen Winkelbereich zwischen 42° und 48° hat sich herausgestellt, dass sich ein ver- gleichsweise kurzes und dünnes Dichtelement realisieren lässt, das zudem das Erfordernis einer ausreichenden Dichtung in der Dichtstellung erfüllt und sich für die Überführung in den Freigabezustand einfach umbiegen lässt.

Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen einem äußersten Durchmesser des Grundkörpers zu einem äußersten Durchmesser des Dichtelements einen Wert zwischen 0,78 und 0,98, bevorzugt zwischen 0,91 und 0,97 und besonders bevorzugt zwischen 0,87 und 0,96 annimmt. Ein vergleichsweise langes Dichtelement lässt sich ohne großen Kraftaufwand bzw. lässt sich bereit bei einer geringen Druckdifferenz verbiegen. Für den Wertebereich zwischen 0,87 und 0,96 hat sich herausgestellt, dass die Dichtelemente besonders formstabil sind und so in der Dichtstellung durch die entsprechende Presspassung für einen festen Sitz der Dichtvorrichtung sorgen können.

Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass in axialer Richtung gesehen das Dichtelement gegenüber dem Grundkörper vorsteht. Dadurch lässt sich beispielsweise be- wirken, dass ein Kontaktpunkt, an den das Dichtelement in der Dichtstellung abdichtend anliegt, gegenüber dem Grundköper in axialer Richtung versetzt ist. In anderen Worten lässt sich durch die Dimensionierung des Dichtelements der Kontaktpunkt in der Luftfedereinrichtung festlegen, wodurch sich die Dichtvorrichtung mit Vorteil an die bauräumlich Voraussetzung der jeweiligen Luftfedereinrichtung anpassen lässt.

Weiterhin erfindungsgemäß ist eine Luftfedereinrichtung, insbesondere für Nutzfahrzeuge, vorgesehen, umfassend ein Luftbalgelement, ein Kolbenelement, ein zwischen dem Luftbalgelement und dem Kolbenelement ausgebildetes Primärvo- lumen, und eine Dichtvorrichtung zur Abdichtung des Primärvolumens der Luftfedereinrichtung, insbesondere eines Arbeitsvolumens der Luftfedereinrichtung, gegenüber einem Sekundärvolumen, mit einem Grundkörper und einem am Umfang des Grundkörpers ausgebildeten oder angeordneten, beweglichen oder flexiblen Dichtelement, wobei das Dichtelement derart ausgebildet und im montierten Zu- stand derart angeordnet ist, dass das Dichtelement aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement das Primärvolumen gegenüber dem Sekundärvolumen abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtelement passiert, bewegt wird, wenn eine sich gegenüber dem Sekundärvolumen als Unterdruck im Primärvolumen einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekun- därvolumen einen Schwellenwert überschreitet. Alle für die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinngemäß ebenfalls auf die erfindungsgemäße Luftfedereinrichtung übertragen und andersherum. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Luftbalgelement und das Kolbenelement derart ausgestaltet sind, dass sie sich in axialer Richtung gesehen zueinander verlagern lassen. Vorzugsweise ist unter einer zweckmäßigen Anordnung der Dichtvorrichtung in der Luftfedervorrichtung eine solche zu verstehen, in der das in radialer Richtung vom Grundköper abgewandte Ende des Dichtelements auf das Primärvolumen gerichtet ist. Ferner ist es vorgesehen, dass die Dichtvorrichtung derart konfiguriert ist, dass sie sich unter Presspassung in die Luftfedereinrichtung einsetzen lässt. Dadurch kann ein sicherer Sitz der Dichtvorrichtung in der Luftfedereinrichtung sowie ein ausreichendes Abdichten in der Dichtstellung sichergestellt werden.

Zweckmäßig ist ein Verbindungskanal zum Austausch von Luft zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen vorgesehen, insbesondere einem Zusatzvolumen, wobei die Dichtvorrichtung im Verbindungskanal angeordnet ist. Dadurch lässt sich mit Vorteil das Zusatzvolumen eines Zusatzbehälters, der bei- spielsweise auf der dem Kolbenelemente gegenüberliegenden Seite des Lenkers, d. h. unterhalb des Lenkers, angeordnet ist, zum Druckausgleich nutzen. In diesem Fall ist ohnehin eine Dichtung im Verbindungskanal vorgesehen, so dass lediglich die aus dem Stand der Technik hier vorgesehenen Dichtungen durch die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung ersetzt werden müssen, d. h . Zusatzaufwand und Zusatzkosten werden möglichst gering gehalten und es wird kein zusätzlicher Bauraum beansprucht.

Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Dichtvorrichtung in axialer Richtung gesehen über dem Kolbenelement, insbesondere auf oder über einer dem Primärvo- lumen zugewandten und vorzugsweise an den Verbindungskanal anschließenden Oberseite des Kolbenelements, angeordnet ist. Dadurch lässt sich die Dichtvor- richtung vergleichsweise einfach an seinem Bestimmungsort anordnen bzw. für einen Austausch wieder entfernen, da im Vergleich zur Anordnung innerhalb des Verbindungskanals ein Zugriff zugänglicher ist, insbesondere sobald das Luftbalgelement entfernt wurde. Weiterhin ist es vorzugsweise vorgesehen, dass die Oberseite schräg verläuft und mit Vorteil als Führung beim Anbringen bzw. Auflegen der Dichtvorrichtung dient. Der schräge Verlauf der Oberseite ist zudem von Vorteil für das Abdichten in der Dichtstellung, da eine möglichst große Kontaktfläche zwischen der schräg verlaufenden Oberseite und dem Dichtelement realisiert werden kann. Vorzugsweise ist der Winkel zwischen dem Grundköper und dem Dichtelement an die Schräge der Oberseite angepasst.

Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass im montierten Zustand das Luftbalgelement, vorzugsweise über einen Wulst, der im montierten Zustand zwischen einer Seitenwand der Oberseite und einer weiteren Wand der Oberseite verklemmt ist, an der Oberseite des Kolbenelement fixiert ist. Denkbar ist auch, dass die Dichtvorrichtung als Fortsatz des Luftbalgelements, insbesondere als Fortsatz des Wulsts ausgebildet ist. Mit anderen Worten kann die Dichtvorrichtung integraler Bestandteil des Luftbalgelements sein. Dabei kann das Dichtelement in der Dichtstellung beispielsweise die Oberseite des Kolbenelements oder den Umfang des An- Schlagselements kontaktieren, insbesondere abdichtend kontaktieren.

Insbesondere sind in dem Kolbenelement Aussparungen zum Luftaustausch mit der Umgebung vorgesehen, wobei insbesondere die Aussparungen an die Dichtvorrichtung angrenzen. Dadurch lässt sich mit Vorteil zum Druckausgleich auf die die Lufteinrichtung umgebende Luft zurückgreifen. Vorzugsweise ist die Aussparung in axialer Richtung gesehen unterhalb der Dichtvorrichtung eingelassen. Ferner ist es vorgesehen, dass die Dichtvorrichtung derart ausgestaltet ist, dass sich zwischen der Aussparung und dem Dichtelement ein Freiraum bildet. Dadurch lässt sich für das Verbiegen des Dichtelements Luft in diesen Freiraum bzw. Hohl- räum einleiten, so dass das Sekundärvolumen in unmittelbarer Nähe zum Dich- telement angeordnet ist. D. h. das Sekundärvolumen liegt zumindest teilweise zwischen dem Kolbenelement, insbesondere der Oberseite des Kolbenelements, und der Dichtvorrichtung bzw. dem Dichtelement. Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass eine weitere Aussparung in einer Außenwand des Kolbenelements vorgesehen ist, wobei im montierten Zustand ein Verhältnis zwischen einem in axialer Richtung bemessenen Abstand der weiteren Aussparung von einem Lenker zur Gesamtausdehnung des Kolbenelements in axialer Richtung einen Wert zwischen 0,05 und 0,45, bevorzugt zwischen 0,28 und 0,38 und besonders bevorzugt zwischen 0,32 und 0,35 annimmt. Dadurch lässt sich mit Vorteil sicherstellen, dass die weitere Aussparung im Betrieb nicht vom Luftbalgelement verdeckt wird.

Zusätzlich oder Alternativ ist es vorgesehen, dass im montierten Zustand ein Ver- hältnis zwischen einem in axialer Richtung bemessenen Abstand der weiteren Aussparung von einem Lenker zur Gesamtausdehnung des Kolbenelements in axialer Richtung einen Wert zwischen 0,95 und 0,65, bevorzugt zwischen 0,85 und 0,65 und besonders bevorzugt zwischen 0,72 und 0,78 annimmt. Dadurch wird die weitere Aussparung derart nah an der Oberseite des Kolbenelements angeordnet, dass das Luftbalgelement erst bei dessen Streckung, beispielsweise bei einem Anheben des Sattelaufliegers, die weitere Aussparung freigibt und den Druckausgleich durch einen Luftaustausch mit dem Primärvolumen gestattet. Dadurch wird ein zusätzlicher (Sicherungs-)Mechanismus bereitgestellt, der eine Überführung in den Freigabezustand auf solche Situationen begrenzt, in dem die Luftfedereinrich- tung bzw. das Luftfederbalgelement tatsächlich überstreckt bzw. unverhältnismäßig weit gestreckt wird.

Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass die Aussparung und/oder die weitere Aussparung zur Vermeidung des Eindringens von Fremdkörpern ein Gitter umfasst. Dadurch lässt sich mit Vorteil verhindern, dass sich ungewollt Fremdkörper in der Luftfedereinrichtung sammeln, die deren Betrieb später behindern oder einschränken. Ferner lässt sich durch das Gitter das Kolbenelement weiter verstärken. Vorzugsweise ist es vorgesehen, dass das Dichtelement in der Dichtstellung an einer Innenseite des Verbindungskanals oder einer Seitenwand auf der Oberseite des Kolbenelements anliegt.

Zweckmäßig ist es vorgesehen, dass zur Vermeidung einer maximalen Streckung des Luftbalgelements die Luftfedereinrichtung, insbesondere das Kolbenelement und/oder die Kopfplatte, lenkerseitig und/oder karosserieseitig zweiteilig ausgestaltet ist. Insbesondere lässt sich die maximale Streckung des Luftbalgelements vermeiden, indem im Falle einer auseinanderziehenden Kraft, die auf die Luftfedereinrichtung wirkt, ein erstes Teil der auseinanderziehenden Kraft folgt, während das zweite Teil als Rückführung bzw. Führung des ersten Teils bei der Rückkehr in die Ausgansposition dient. Folge der Mitbewegung des ersten Teils ist, dass sich das Luftbalgelement nicht übersteckt und so bereits einem andernfalls entste- henden Unterdruck entgegenwirkt werden kann. In diesem Fall dient die Dichtvorrichtung zusätzlich als Sicherung, falls die Funktionalität der lenkerseitigen und/oder karosserieseitigen zweiteilige Ausgestaltung eingeschränkt oder verhindert ist.

Ferner erfindungsgemäß ist ein Verfahren zum Abdichten eines Primärvolumens in einer Luftfedereinrichtung mit einer Dichtvorrichtung, die ein Grundkörper und ein am Umfang des Grundkörpers ausgebildetes bewegliches Dichtelement aufweist, wobei das Dichtelement in einem in der Luftfedereinrichtung montierten Zustand aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement das Primärvolumen gegenüber einem Sekundärvolumen abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtelement passiert, überführt wird, wenn eine sich gegenüber dem Sekundärvolumen als Unterdruck im Primärvolumen einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen Schwellenwert überschreitet. Alle für die erfindungsgemäße Dichtvorrichtung bzw. die erfindungsgemäß Luftfedereinrichtung beschriebenen Merkmale und deren Vorteile lassen sich sinn- gemäß ebenfalls auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen und andersherum. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Gegenstands mit Bezug auf die beigefügten Figuren. Einzelne Merkmale der einzelnen Ausführungsform können dabei im Rahmen der Erfindung miteinander kombiniert werden.

Es zeigt:

Fig.1 : ein Luftfedersystem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung

Fig. 2a und 2b: ein Luftfedereinrichtung und ein Lenker des Luftfedersystems aus Figur 1 in Draufsichten und

Fig.3 eine Detailansicht der Luftfedereinrichtung aus Figur 2a

In der Figur 1 ist ein Luftfedersystem 100 gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Insbesondere handelt es sich um ein Luftfedersystem 100, das zur Abfederung einer Radachse 24 an einem Nutzfahrzeug, beispielsweise einem Sattelanhänger, vorgesehen ist. An der Radachse 24 sind beispielsweise eine Radnabe 7 und eine Bremsscheibe 8 angebunden. Wesentliche Bestandteile eines solchen Luftfedersystems 100 sind ein Lenker 2 und eine Luftfedereinrichtung 1 . Vorzugsweise ist der Lenker 2, bei- spielswiese an seinem einen Ende, schwenkbar um eine Schwenkachse an eine Fahrzeugkarosserie angebunden und trägt die Radachse 24. Zur Dämpfung einer Translationsbewegung, beispielsweise einer Auf-und Abbewegung, der Radachse 24 im Betrieb, ist der Lenker 2 über die Luftfedereinrichtung 1 an einem vom der Schwenkachse beabstandeten weiteren Bereich der Fahrzeugkarosserie angebunden. Neben der Abfederung der Radachse 24 wird das Luftfedersystem 100 auch zur Veränderung einer Niveaulage eines Fahrzeugs verwendet. Wesentliche Bestandteile der Luftfedereinrichtung 1 sind dabei vorzugsweise ein Kolbenelement 3 und ein Luftbalgelement 4, wobei das Luftbalgelement 4 und das Kolbenelement 3 relativ zueinander verschiebbar sind. Dabei rollt das Luftbalgelement 4 bei einer Ein- und Ausfederung an einer Außenfläche des Kolbenelement 3 ab. Hierzu ist das Luftbalgelement 4 vorzugsweise aus einem elastischen Material gefertigt, mit dem eine Faltbewegung während des Abrollens bewirkt werden kann. Eine Dämpfung wird zudem dadurch hervorgerufen, dass ein Fluid, insbesondere Luft, zwischen einem durch das Luftbalgelement 4 und das Kolbenelement 3 breitgestellten Primärvolumen 1 1 bzw. Arbeitsvolumen und einer in dem Kolben ausgebildeten Kammer bzw. Sekundärvolumen 12 über einen verengten Querschnitt hin - und herströmt. Aufgrund des verengten Querschnitts und der damit verbundenen Reibung werden die eingeleiteten Schwingungen gedämpft.

Das Dämpfungsverhalten einer solchen Luftfedereinrichtung 1 ist abhängig vom zur Verfügung stehenden Luftvolumen. Zur Erhöhung des Volumens ist es daher bekannt, den Arbeitsraum mit einem Zusatzbehälter 9, der ein Zusatzvolumen bereitstellt, zu verbinden. Insbesondere stehen der Zusatzbehälter 9 und die Luftfe- dereinrichtung 2 im montierten Zustand über einen Verbindungskanal 10 in fluider Verbindung. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Luftfedereinrichtung 1 auf einer dem Fahrgestell zugewandten Oberseite des Lenkers 2 angebunden wird, während der Zusatzbehälter 9 auf einer dem Fahrgestell abgewandten Unterseite des Lenkers 2 angebunden wird. Zur Vermeidung brauraumfüllender Arretierungs- elemente ist es insbesondere vorgesehen, dass der Lenker 2 in einem Schnittstellenbereich E, in dem die Luftfedereinrichtung 1 an den Lenker 2 angebunden wird, einen oder mehrere Eingriffsbereiche 21 aufweist, die mit einem Formschlusselement 53 der Luftfedereinrichtung 1 , insbesondere des Kolbenelements 3 formschlüssig zusammenwirken. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Formschlusselement 53 ein Hakenelement, das an einer im montierten Zustand dem Lenker 2 zugewandten Stirnseite der Luftfedereinrichtung 2, insbesondere des Kolbenelements 3, angeordnet ist. Insbesondere ist es vorgesehen, dass der lenkerseitige Eingriffsbereich 21 und das luftfedereinrichtungsseitige Formschlusselement einen Bajonettverschluss ausbilden. Der Verbindungskanal 10 wird da- bei durch eine entsprechende Öffnung 28 im Lenker 2 durchgesteckt, um die Verbindung zum Zusatzbehälter 9 zu erzielen. Um zu vermeiden, dass im Fall eines sich im Primärvolumen 1 1 ausbildenden Unterdrucks das Luftbalgelement 4 in Richtung des Primärvolumens 1 1 verformt, ist in der Ausführungsform aus der Figur 1 eine Dichtvorrichtung 13 im Verbindungskanal 10 vorgesehen. Ein solcher Unterdruck kann beispielsweise entstehen, wenn beim Anbinden eines Sattelaufliegers an einen Sattelzug,die Fahrzeugkarosserie des Sattelaufliegers angehoben wird und die Luftfedereinrichtung 1 und somit das Primärvolumen 1 1 gestreckt wird. Der sich gegenüber der Umgebung ausbildende Unterdruck bedingt ein Verformen des Luftbalgelements in Richtung des Primärvolumens 1 1 bzw. Arbeitsvolumen, d. h. das Luftbalgelement 4 fällt ein. Bei einem sich anschließenden Absenken der Fahrzeugkarosserie des Sattelaufliegers kann es infolge des Zusammendrückens der Luftfedereinrichtung 1 zu Schädigungen an der Luftfedereinrichtung 1 , insbesondere am Luftbalgelement 4, kommen. Um dies zu vermeiden, ist in der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform die Dichtvorrichtung 13 im Verbindungskanal 10 vorgesehen. Die Dichtvor- richtung 13 ist dabei in einer Detailansicht dargestellt und umfasst neben einem Grundkörper 14 ein am Umfang des Grundkörpers 14 ausgeformtes Dichtelement 15. Insbesondere handelt es sich bei dem Dichtelement 14 um eine Dichtlippe, die mit ihrem in radialer Richtung gesehen äußersten Umfang bzw. mit ihrem vom Grundkörper 14 abgewandten Ende 20 auf das Primärvolumen 1 1 gerichtet ist. Durch diese Geometrie der Dichtvorrichtung 13 ist es in vorteilhafter Weise möglich, dass das Dichtelement 13 in einem in der Luftfedereinrichtung 1 montierten Zustand aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement 15 das Primärvolumen 1 1 gegenüber einem Sekundärvolumen 12 abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtelement 15 passiert, überführt wird, wenn ein sich gegenüber dem Sekundärvolumen 12 als Unterdruck im Primärvolumen 1 1 einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen Schwellenwert überschreitet.

In der Figur 2a wird hier die Dichtvorrichtung noch einmal in der Dichtstellung dar- gestellt, während die Figur 2b den Übergang von der Dichtstellung in die Freigabestellung illustriert. Die mit einem Kreis versehenen + -Zeichen symbolisieren dabei einen Überdruck, während die mit einem Kreis versehenen - - Zeichen einen Unterdruck darstellen sollen. Aus der Figur 2b geht ferner hervor, dass das Dich- telement 15 in der Freigabestellung derart verbogen ist, dass ein Luftzug 18 die Dichtvorrichtung 13 passieren kann, um so für einen Druckausgleich zwischen dem Primärvolumen 1 1 und dem Sekundärvolumen 12 zu sorgen. Um zu veran- lassen, dass das Dichtelement 15 bei der Überschreitung eines bestimmten Schwellenwerts für den Unterdruck verbogen wird, werden vorzugsweise Länge, Dicke und/oder Material des Dichtelements 15 entsprechend angepasst. In der dargestellten Ausführungsform ist es insbesondere vorgesehen, dass sich die in axialer Richtung bemessene Länge L2 des Dichtelements 15 größer ist als eine in dieselbe Richtung bemessene Dicke L1 des Grundkörpers. Ferner ist es denkbar, dass der Grundkörper 14 zylinderförmig ausgestaltet ist oder dass die Dichtvorrichtung 13 einen ringförmigen Grundkörper 14 umfasst, der sich in eine umlaufende Aussparung eines Verschlusselements 29 einsetzen lässt. Dadurch lassen sich bestehende Luftfedereinrichtung 1 mit der beschriebenen Dichtvorrichtung 13 umrüsten, wenn diese ein solches Verschlusselement 29 mit einer Aufnahme für eine Dichtung umfassen.

Ferner ist es vorgesehen, dass ein Verhältnis zwischen einem äußersten Durchmesser C des Grundkörpers 14 zu einem äußersten Durchmesser B des Dichtele- ments 15 einen Wert zwischen 0,78 und 0,98, bevorzugt zwischen 0,91 und 0,97 und besonders bevorzugt zwischen 0,87 und 0,96 annimmt.

In der Figur 3 ist eine Luftfedereinrichtung 1 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Dabei unterscheidet sich die Ausführungsform der Figur 3 zu der aus den Figuren 1 und 2 im Wesentlichen nur in Hinblick auf die Anordnung der Dichtungseinrichtung 13. Insbesondere ist es vorgesehen, dass die Dichteinrichtung 13 auf dem Kolbenelement 3 aufliegt, insbesondere auf einer Oberseite 23 des Kolbenelements 3. Unter Oberseite 23 des Kolbenelements 3 ist vorzugsweise die dem Lenker 2 abgewandte und dem Primärvolumen 1 1 zugewandte Seite des Kolbenelements zu verstehen, insbesondere die Seite, die einer Kopfplatte 5 der Luftfedereinrichtung gegenüberliegt. Vor- zugsweise ist die Oberseite 23 gewölbt bzw. trichterförmig ausgestaltet, insbesondere ist die Oberseite 23 im montierten Zustand in Richtung des Lenkers 2 gewölbt bzw. trichterförmig ausgestaltet. D. h. die Oberseite 23 verläuft vom äußersten Umfang des Kolbenelements 3 kommend in Richtung des Zentrums schräg in Richtung des Lenkers 2. Dabei ist der Verbindungskanal 10 konzentrisch im Kolbenelement 3 angeordnet, wobei der Verbindungskanal 10 in einer parallel zur axialen Richtung A verlaufenden Richtung weniger weit absteht vom Lenker 10 als das Kolbenelement 3. Denkbar ist auch, dass die Oberseite 23 des Kolbenelement 3 im Wesentlich um 45° gegenüber dem Lenker 2 bzw. gegenüber der axialen Richtung A schräg verläuft. Vorzugsweise ist das Luftbalgelement 4 über einen Wulst 27 an die Oberseite 23 des Kolbenelements 3 angebunden. Insbesondere ist es vorgesehen, dass das Dichtelement 15 derart ausgestaltet ist, dass im montierten Zustand das Dichtelement 15 zumindest teilweise parallel zur Oberseite 23 verläuft. Dadurch lässt sich in vorteilhafter Weise eine flächige Anlage des Dich- telements 15 an der Oberseite 23, insbesondere an einer Seitenwand 22 der

Oberseite 23, realisieren, die sich vorteilhaft auf die Dichtwirkung auswirkt. Zudem wird das Einsetzen der Dichtvorrichtung vereinfacht, da der schräge Verlauf der Seitenwand 22 als Führung dienen kann. Damit ein Luftaustausch mit dem Sekundärvolumen 12, hier dem Volumen zwischen Kolbenelement 3 und Verbindungs- kanal 10 bzw. der äußeren Umgebung des Kolbenelements 3 realisierbar ist, sind Aussparungen 19 bzw. weitere Aussparungen vorgesehen. Vorzugsweise sind Aussparungen 19 in der Oberseite 23 des Kolbenelements 3 vorgesehen, insbesondere in einer parallel zur axialen Richtung A verlaufenden Richtung gesehen unterhalb der Dichtvorrichtung 13, im Besonderen unter dem Grundkörper 14. Da- bei ist unter dem Begriff„unterhalb" vorzugsweise zu verstehen, dass die Aussparung 19 zwischen der Dichtvorrichtung 13 und dem Lenker 2 angeordnet ist. Ferner ist ein Hohlraum 51 bzw. ein Freiraum vorgesehen, des sich oberhalb des Kolbenelements 3 bzw. zwischen dem Kolbenelement und der Dichtvorrichtung ausbildet. Darüber hinaus sind weitere Aussparungen 19' in einer Außenwand 27 des Kolbenelement 3 eingelassen, so dass ein Luftaustausch mit der Umgebung der Luftfedereinrichtung 1 über die Aussparung 19 und die weitere Aussparung 19' er- folgen kann. Vorzugsweise nimmt ein Verhältnis zwischen einem in axialer Richtung bemessenen Abstand H1 der weiteren Aussparung 19' vom Lenker 2 zur Gesamtausdehnung H2 des Kolbenelements 3 einen Wert zwischen 0,05 und 0,45, bevorzugt zwischen 0, 28 und 0,38 und besonders bevorzugt zwischen 0,32 und 0,35 an. Dadurch lässt sich mit Vorteil sicherstellen, dass das Luftbalgelement die weitere Aussparung 19 nicht versehentlich abdeckt. Weiterhin ist es denkbar, dass in die Aussparungen 19 bzw. die weitere Aussparung 19' Gitter integriert sind. Mittels der Gitter lässt sich mit Vorteil vermeiden, dass Fremdkörper in die Luftfedereinrichtung 1 gelangen können.

Ferner ist ein Anschlagselement 17, vorzugsweise ein Anschlagsgummi, vorgesehen, dass auf dem Verbindungskanal 10 und der Oberseite 23 des Kolbenelements 3 aufliegt. Dieses Anschlagselement 17 schlägt beim Zusammenfahren bzw. Zusammendrücken an eine Kopfplatte 5 der Luftfedereinrichtung 1 an. In der in Figur 3 beispielhaft dargestellten Ausführungsform ist die Dichtungsvorrichtung 13 dabei in das Anschlagselement 17 integriert, insbesondere auf derjenigen Seite, die im montierten Zustand dem Lenker 2 zugewandt ist. Durch die Integration in das Anschlagselement 17 lässt sich mit Vorteil die Anzahl der Bauteile begrenzen.

Bezugszeichen:

1 Luftfedereinrichtung

2 Lenker

3 Kolbenelement

4 Luftbalgelement

5 Kopfplatte

7 Radnabe

8 Bremsscheibe

9 Zusatzbehälter

10 Verbindungskanal

1 1 Primärvolumen 12 Sekundärvolumen

13 Dichtvorrichtung

14 Grundkörper

15 Dichtelement

16 Innenseite

17 Anschlagselement

18 Luftzug

19 Aussparung

19' weitere Aussparung

20 Ende

21 Eingriffsbereich

22 Seitenwand

23 Oberseite

24 Achse

27 Außenwand

28 Öffnung

29 Verschlusselement

51 Hohlraum

53 Formschlusselement

H1 Abstand

H2 Gesamtausdehnung

A axialer Richtung

C Durchmesser des Grundkörpers

D Durchmesser des Dichtelements

E Schnittstellenbereich

L1 Länge des Dichtelements

L2 Dicke des Grundkörpers

Claims

Ansprüche

Dichtvorrichtung (13) für eine Luftfedereinrichtung (1 ) zur Abdichtung eines Primärvolumens (1 1 ) der Luftfedereinrichtung (1 ), insbesondere eines Ar- beitsvolumen der Luftfedereinrichtung (1 ), gegenüber einem Sekundärvolumen (12), umfassend

einen Grundkörper (14), und

ein am Umfang des Grundkörpers (14) ausgebildetes Dichtelement (15), wobei das Dichtelement (15) derart ausgebildet ist, dass das Dichtelement (15) in einem in der Luftfedereinrichtung (1 ) montierten Zustand aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement (15) das Primärvolumen (1 1 ) gegenüber dem Sekundärvolumen (12) abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtelement (15) passiert, überführt wird, wenn ein sich gegenüber dem Sekundärvolumen (12) als Unterdruck im Primärvolumen (1 1 ) einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen Schwellenwert überschreitet.

Dichtvorrichtung (13) gemäß Anspruch 1 , wobei die Dichtvorrichtung (13) einstückig ausgebildet ist.

Dichtvorrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (15) und/oder der Grundkörper (14) zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, aus einem Gummi und/oder Kunststoff besteht.

Dichtvorrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (15) als Dichtlippe, insbesondere als biegbare Dichtlippe, ausgestaltet ist.

Dichtvorrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (14) als Ring oder als Zylinder ausgebildet ist. Dichtvorrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Dichtvorrichtung (13) in ein Anschlagselement (17) integrierbar ist oder der Grundkörper (14) zumindest einen Teil des Anschlagselements (17) bildet.

Dichtvorrichtung (13) gemäß Anspruch 4, 5 oder 6, wobei ein im nichtmon- tierten Zustand gemessener Winkel (a) zwischen der Umfangsfläche oder der Fläche des Grundkörpers (14), an dem die Dichtlippe angeordnet ist, und der Dichtlippe einen Wert zwischen 30° und 80°, bevorzugt zwischen 35° und 55° und besonders bevorzugt zwischen 42° und 48° annimmt.

Dichtvorrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Verhältnis zwischen einem äußersten Durchmesser (C) des Grundkörpers (14) zu einem äußersten Durchmesser (B) des Dichtelements (15) einen Wert zwischen 0,78 und 0,98, bevorzugt zwischen 0,91 und 0,97 und besonders bevorzugt zwischen 0,87 und 0,96 annimmt.

Dichtvorrichtung (13) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei axialer Richtung (A) gesehen das Dichtelement (15) gegenüber dem Grund körper (14) vorsteht.

10. Luftfedereinrichtung (1 ), insbesondere für Nutzfahrzeuge, umfassend

ein Luftbalgelement (4),

ein Kolbenelement (3),

ein zwischen dem Luftbalgelement (3) und dem Kolbenelement (4) ausgebildetes Primärvolumen (1 1 ), und

eine Dichtvorrichtung (13) zur Abdichtung des Primärvolumens (1 1 ) der Luftfedereinrichtung (1 ), insbesondere eines Arbeitsvolumens der Luftfedereinrichtung (1 ), gegenüber einem Sekundärvolumen (12), mit einem Grundkör- per (14) und einem am Umfang des Grundkörpers (14) ausgebildeten beweglichen Dichtelement (15), wobei das Dichtelement (15) derart ausgebildet und im montierten Zustand derart angeordnet ist, dass das Dichtelement (15) aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement (15) das Primärvolumen (1 1 ) gegenüber dem Sekundärvolumen (12) abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtele- ment (15) passiert, bewegt wird, wenn eine sich gegenüber dem Sekundärvolumen (12) als Unterdruck im Primärvolumen (1 1 ) einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen

Schwellenwert überschreitet. 1 1 . Luftfedereinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 10, wobei die Luftfedereinrichtung (1 ) einen Verbindungskanal (10) zum Austausch von Luft zwischen dem Primärvolumen (1 1 ) und dem Sekundärvolumen (12), insbesondere einem Zusatzvolumen, aufweist, wobei die Dichtvorrichtung (13) im Verbindungskanal (10) angeordnet ist.

12. Luftfedereinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 10 oder 1 1 , wobei die Dichtvorrichtung (1 ) in axialer Richtung (A) gesehen auf oder über dem Kolbenelement (3), insbesondere auf oder über einer dem Primärvolumen (1 1 ) zugewandten und vorzugsweise an den Verbindungskanal (10) anschließenden Oberseite (23) des Kolbenelements (3), angeordnet ist.

13. Luftfedereinrichtung (1 ) gemäß Anspruch 12, wobei in dem Kolbenelement (3) Aussparungen (18) zum Luftaustausch mit der Umgebung vorgesehen sind, wobei insbesondere die Aussparungen (19) an die Dichtvorrichtung (13) angrenzen.

Luftfedereinrichtung (1 ) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei das Dichtelement (15) in der Dichtstellung an einer Innenseite (16) des Verbindungskanals (16) oder einer Seitenwand (22) auf der Oberseite (23) des Kolbenelements (3) anliegt.

15. Verfahren zum Abdichten eines Primärvolumens (1 1 ) in einer Luftfedereinrichtung (1 ) mit einer Dichtvorrichtung (13), die ein Grundkörper (13) und ein am Umfang des Grundkörpers (15) ausgebildetes bewegliches Dichtelement (15) aufweist, wobei das Dichtelement (15) in einem in der Luftfedereinrich- tung (1 ) montierten Zustand aus einer Dichtstellung, in der das Dichtelement

(15) das Primärvolumen (1 1 ) gegenüber einem Sekundärvolumen (12) abdichtet, in eine Freigabestellung, in der Luft das Dichtelement (15) passiert, überführt wird, wenn eine sich gegenüber dem Sekundärvolumen (12) als Unterdruck im Primärvolumen (1 1 ) einstellende Druckdifferenz zwischen dem Primärvolumen und dem Sekundärvolumen einen Schwellenwert überschreitet.