WO2002084142A1 - Luftfederanordnung - Google Patents

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/04—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
    • F16F9/05—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall the flexible wall being of the rolling diaphragm type

Definitions

  • the invention relates to an air spring arrangement consisting at least of:
  • a bellows made of elastomeric material with two bellows ends, which encloses a volume-elastic air chamber to form a loop;
  • a rolling piston which has a second connection area for the other bellows end and also a rolling surface for the loop; such as
  • a generic air spring arrangement is widely used in vehicle construction (cars, commercial vehicles and rail vehicles), reference being made in particular to the document DE 10001 018 A1.
  • the air spring arrangement can also be equipped with a vibration damper (shock absorber).
  • a vibration damper shock absorber
  • Such an air spring arrangement is also referred to as an air spring strut.
  • an air suspension strut in which an articulated component is attached to the cover in the vicinity of the connection of the air suspension bellows, which allows swiveling movements under pressure, with the formation of a second loop which extends essentially in the radial direction ,
  • the articulated component preferably comprises a circumferential support bearing, which consists of a material which, in addition to the articulation function, also ensures an expansion limitation.
  • the task now is to provide an air spring arrangement of the generic type with or without vibration damper, in which, in addition to a secure connection of the outer guide to the cover, a large cardanic deflection is also ensured.
  • a circumferential fold bearing connects the cover to the outer guide and thereby encloses the air bellows within this connection area, the fold bearing comprising the following components:
  • a first holding part which is fastened together with the corresponding bellows end on the cover within the first connection area;
  • a second holding part which surrounds at least a portion of the outer surface of the outer guide;
  • a fold system which is arranged between the first and second holding part, and which comprises at least a first and second fold, which run inwardly with the formation of at least one constriction, the bellows adapting to the contour of the constriction, furthermore within the constriction a support ring sits.
  • Fig. 3 shows a fold bearing with four folds and two constrictions.
  • FIG. 1 shows an air spring arrangement 1 with the essential basic components, namely air bellows 2, cover 5 with connection options for the body, Roll-off piston 7 and outer guide 10.
  • the cover can be designed as a pressure vessel, optionally in connection with a valve (DE 198 19 642 A1).
  • the air bellows 2 made of elastomeric material is usually provided with an embedded reinforcement in the form of an axial bellows (DE 3643 073 A1) or cross-layer bellows (DE 29 04 511 A1).
  • the two bellows ends are fastened within the two connection areas 6 and 8 to the cover 5 or rolling piston 7, in particular by means of clamping rings.
  • a volume-elastic air chamber 4 is thereby formed.
  • a loop 3 is created which can slide along the rolling surface 9.
  • the air spring arrangement can be equipped with an additional protective sleeve.
  • An outer guide 10 supports the air bellows, which is particularly important when using an axial bellows.
  • the generic air spring arrangement with external guidance is therefore mostly used when using an axial bellows.
  • the dashed area X where the fold bearing connects the cover 5 to the outer guide 10, will now be explained in more detail with reference to the two FIGS. 2 to 3.
  • Fig. 2 shows a circumferential fold bearing 11, which encloses the air bellows 2 within the connection area of the cover 6 (here with contouring) and the outer guide 10, in the sense of a chambering.
  • the fold bearing comprises the following components:
  • a second holding part 14 which firmly grips around at least a partial area of the outer surface of the outer guide 10;
  • a fold system I which is arranged between the first and second holding part and comprises a first fold 15 and second fold 16, which run inwardly with the formation of a single constriction 17, the bellows 2 adapting to the contour of the constriction, furthermore a support ring 18 made of metal or plastic sits within the constriction.
  • the two folds merge into one another in the area of the constriction.
  • the fold bearing 11 consists of an elastomeric material or a thermoplastic elastomer, in particular in connection with an embedded reinforcement, in particular in the form of axially extending thread reinforcements.
  • the fold bearing 11 can consist of a textile material, preferably in the form of a fabric.
  • the first holding part 13 of the fold bearing and the corresponding bellows end 12 are fastened to the cover by means of a common clamping ring 19.
  • the second holding part 14 of the fold bearing is fastened to the outer guide 10 by means of gluing and / or a clamping ring 20.
  • the air bellows 2 and the fold bearing 11 have a common contact surface 21, which is preferably non-adhesive, in particular in connection with at least one vent hole 22. It is expedient if each fold is provided with a vent hole.
  • FIG. 3 shows a circumferential fold bearing 23 with a fold system II, which additionally comprises a third fold 24 and fourth fold 25, all four folds taking on an essentially undulating course, with the formation of two constrictions 17, one in each constriction Support ring 18 is seated.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfederanordnung, bestehend wenigstens aus einem Luftfederbalg (2), einem Deckel (5) mit einem ersten Anschlussbereich (6), einem Abrollkolben und einer Aussenführung (10). Die erfindungsgemässe Luftfederanordnung zeichnet sich nun dadurch aus, dass ein umlaufendes Faltenlager (11) den Deckel (5) mit der Aussenführung (10) verbindet und dabei den Luftfederbalg (2) umschliesst, wobei das Faltenlager folgende Bauteile umfasst: ein erstes Halteteil (13), das innerhalb des ersten Anschlussbereiches (6)gemeinsam mit dem korrespondierenden Balgende (12) am Deckel (5) befestigt ist; ein zweites Halteteil (14), das wenigstens einen Teilbereich der Aussenfläche der Aussenführung (10) fest umgreift; sowie; ein Faltensystem (I), das zwischen dem ersten und zweiten Halteteil (13, 14) angeordnet ist und das wenigstens eine erste und zweite Falte (15, 16) umfasst, die unter Ausbildung wenigstens einer Einschnürung (17) nach innen gerichtet verlaufen, wobei sich der Luftfederblag (2) der Kontur der Einschnürung anpasst, wobei ferner innerhalb der Einschnürung ein Stützring (18) einsitzt.

Description

Luftfederanordnung
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Luftfederanordnung, bestehend wenigstens aus:
- einem Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff mit zwei Balgenden, der unter Bildung einer Schlaufe eine volumenelastische Luftkammer umschließt;
- einem Deckel mit einem ersten Anschlussbereich für das eine Balgende;
- einem Abrollkolben, der einen zweiten Anschlussbereich für das andere Balgende und ferner eine Abrollfläche für die Schlaufe aufweist; sowie
- einer Außenführung für den Luftfederbalg.
Eine gattungsgemäße Luftfederanordnung findet im Fahrzeugbau (PKW, Nutz- und Schienenfahrzeuge) eine breite Anwendung, wobei insbesondere auf die Druckschrift DE 10001 018 A1 verwiesen wird.
Neben den oben genannten Grundbauteilen kann die Luftfederanordnung noch mit einem Schwingungsdämpfer (Stoßdämpfer) ausgestattet sein. Eine derartige Luftfederanordnung wird auch als Luftfederbein bezeichnet. Hinsichtlich des diesbezüglichen Standes der Technik wird insbesondere auf folgende Druckschriften verwiesen: DE 19508980 C2, DE 197 53637 A1, DE 19826480 A1 und DE 100 50028 A1.
In der Offenlegungsschrift DE 10050028 A1 wird ein Luftfederbein vorgestellt, bei dem im näheren Bereich der Anbindung des Luftfederbalges am Deckel ein gelenkiges Bauteil angebracht ist, das unter Druck Schwenkbewegungen zulässt, und zwar unter Bildung einer zweiten Schlaufe, die sich im wesentlichen in radialer Richtung erstreckt. Das gelenkige Bauteil umfasst dabei vorzugsweise ein umlaufendes Stützlager, das aus einem Werkstoff besteht, der neben der Gelenkfunktion auch eine Ausdehnungsbegrenzung gewährleistet. lm Rahmen einer Weiterentwicklung besteht nun die Aufgabe darin, eine Luftfederanordnung der gattungsgemäßen Art mit oder ohne Schwingungsdämpfer bereitzustellen, bei der neben einer sicheren Anbindung der Außenführung am Deckel auch eine große kardanische Auslenkung gewährleistet ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß Kennzeichen des Patentanspruches 1 dadurch, dass ein umlaufendes Faltenlager den Deckel mit der Außenführung verbindet und dabei den Luftfederbalg innerhalb dieses Verbindungsbereiches umschließt, wobei das Faltenlager folgende Bauteile umfasst:
- ein erstes Halteteil, das innerhalb des ersten Anschlussbereiches gemeinsam mit dem korrespondierenden Balgende am Deckel befestigt ist;
- ein zweites Halteteil, das wenigstens einen Teilbereich der Außenfläche der Außenführung fest umgreift; sowie
- ein Faltensystem, das zwischen dem ersten und zweiten Halteteil angeordnet ist, und das wenigstens eine erste und zweite Falte umfasst, die unter Ausbildung wenigstens einer Einschnürung nach innen gerichtet verlaufen, wobei sich der Luftfederbalg der Kontur der Einschnürung anpasst, wobei ferner innerhalb der Einschnürung ein Stützring einsitzt.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 12 genannt.
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Luftfederanordnung mit den wesentlichen Grundbauteilen;
Fig. 2 ein Faltenlager mit zwei Falten und einer Einschnürung;
Fig. 3 ein Faltenlager mit vier Falten und zwei Einschnürungen.
Fig. 1 zeigt eine Luftfederanordnung 1 mit den wesentlichen Grundbauteilen, nämlich Luftfederbalg 2, Deckel 5 mit Anbindungsmöglichkeiten für die Karosserie, Abrollkolben 7 und Außenführung 10. Der Deckel kann als Druckbehälter ausgebildet sein, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Ventil (DE 198 19 642 A1).
Der Luftfederbalg 2 aus elastomerem Werkstoff ist zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger in Form eines Axialbalges (DE 3643 073 A1) oder Kreuzlagenbalges (DE 29 04 511 A1) versehen. Die beiden Balgenden sind innerhalb der beiden Anschlussbereiche 6 und 8 an dem Deckel 5 bzw. Abrollkolben 7 befestigt, insbesondere mittels Klemmringen. Dadurch wird eine volumenelastische Luftkammer 4 gebildet. Bei der Einfederung entsteht eine Schlaufe 3, die an der Abrollfläche 9 entlang gleiten kann. Zum Schutz dieser Schlaufe kann die Luftfederanordnung mit einer zusätzlichen Schutzmanschette ausgestattet sein. Eine Außenführung 10 stützt den Luftfederbalg, was insbesondere bei Verwendung eines Axialbalges von Bedeutung ist. Die gattungsgemäße Luftfederanordnung mit Außenführung kommt daher auch zumeist bei Einsatz eines Axialbalges zur Anwendung.
Der gestrichelte Bereich X, wo das Faltenlager den Deckel 5 mit der Außenführung 10 verbindet, wird nun anhand der beiden Fig. 2 bis 3 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt ein umlaufendes Faltenlager 11, das den Luftfederbalg 2 innerhalb des Verbindungsbereiches von Deckel 6 (hier mit Konturierung) und Außenführung 10 umschließt, und zwar im Sinne einer Kammerung. Das Faltenlager umfasst dabei folgende Bauteile:
- ein erstes Halteteil 13, das innerhalb des ersten Anschlussbereiches 6 gemeinsam mit dem korrespondierenden Balgende 12 am Deckel 5 befestigt ist;
- ein zweites Halteteil 14, das wenigstens einen Teilbereich der Außenfläche der Außenführung 10 fest umgreift; sowie
- ein Faltensystem I, das zwischen dem ersten und zweiten Halteteil angeordnet ist und eine erste Falte 15 und zweite Falte 16 umfasst, die unter Ausbildung einer einzigen Einschnürung 17 nach innen gerichtet verlaufen, wobei sich der Luftfederbalg 2 der Kontur der Einschnürung anpasst, wobei ferner innerhalb der Einschnürung ein Stützring 18 aus Metall oder Kunststoff einsitzt. Die beiden Falten gehen hier im Bereich der Einschnürung bogenförmig ineinander über. Das Faltenlager 11 besteht aus einem elastomerem Werkstoff oder einem thermoplastischen Elastomer, insbesondere in Verbindung mit einem eingebetteten Festigkeitsträger, insbesondere wiederum in Form von axial verlaufenden Fadenverstärkungen.
Alternativ hierzu kann das Faltenlager 11 aus einem textilen Werkstoff bestehen, vorzugsweise in Form eines Gewebes.
Innerhalb des ersten Anschlussbereiches 6 ist das erste Halteteil 13 des Faltenlagers und das korrespondierende Balgende 12 mittels eines gemeinsamen Klemmringes 19 am Deckel befestigt.
Das zweite Halteteil 14 des Faltenlagers ist mittels Verklebung und/oder eines Klemmringes 20 an der Außenführung 10 befestigt.
Der Luftfederbalg 2 und das Faltenlager 11 haben eine gemeinsame Kontaktfläche 21, die vorzugsweise haftfrei ist, insbesondere in Verbindung mit wenigstens einer Entlüftungsbohrung 22. Dabei ist es zweckmäßig, wenn jede Falte mit einer Entlüftungsbohrung versehen ist.
Fig. 3 zeigt ein umlaufendes Faltenlager 23 mit einem Faltensystem II, das zusätzlich eine dritte Falte 24 und vierte Falte 25 umfasst, wobei alle vier Falten einen im Wesentlichen wellenförmigen Verlauf annehmen, und zwar unter Ausbildung von zwei Einschnürungen 17, wobei in jeder Einschnürung ein Stützring 18 einsitzt.
Hinsichtlich vorteilhafter Gestaltungsvarianten des Faltenlagers 23 wird auf das Faltenlager 11 gemäß Fig. 2 verwiesen. Bezugszeichenliste
1 Luftfederanordnung
2 Luftfederbalg
3 Schlaufe (Rollfalte)
4 volumenelastische Luftkammer
5 Deckel (Druckbehälter)
6 erster Anschlussbereich
7 Abrollkolben (Tauchkolben)
8 zweiter Anschlussbereich
9 Abrollfläche 0 Außenführung
11 Faltenlager
12 Balgende
13 erstes Halteteil
14 zweites Halteteil
15 erste Falte
16 zweite Falte
17 Einschnürung
18 Stützring
19 Klemmring
20 Klemmring
21 Kontaktfläche zwischen Luftfederbalg und Faltenlager
22 Entlüftungsbohrung
23 Faltenlager
24 dritte Falte
25 vierte Falte
I Faltensystem mit zwei Falten
II Faltensystem mit vier Falten
X Faltenlagerbereich

Claims

Patentansprüche
1. Luftfederanordnung (1), bestehend wenigstens aus:
- einem Luftfederbalg (2) aus elastomerem Werkstoff mit zwei Balgenden, der unter Bildung einer Schlaufe (3) eine volumenelastische Luftkammer (4) umschließt;
- einem Deckel (5) mit einem ersten Anschlussbereich (6) für das eine Balgende;
- einem Abrollkolben (7), der einen zweiten Anschlussbereich (8) für das andere Balgende und ferner eine Abrollfläche (9) für die Schlaufe (3) aufweist; sowie
- einer Außenführung (10) für den Luftfederbalg (2);
dadurch gekennzeichnet, dass ein umlaufendes Faltenlager (11 , 23) den Deckel (5) mit der Außenführung (10) verbindet und dabei den Luftfederbalg (2) innerhalb dieses Verbindungsbereiches umschließt, wobei das Faltenlager folgende Bauteile umfasst:
- ein erstes Halteteil (13), das innerhalb des ersten Anschlussbereiches (6) gemeinsam mit dem korrespondierenden Balgende (12) am Deckel (5) befestigt ist;
- ein zweites Halteteil (14), das wenigstens einen Teilbereich der Außenfläche der Außenführung (10) fest umgreift; sowie
- ein Faltensystem (I, II), das zwischen dem ersten und zweiten Halteteil (13, 14) angeordnet ist und das wenigstens eine erste und zweite Falte (15, 16) umfasst, die unter Ausbildung wenigstens einer Einschnürung (17) nach innen gerichtet verlaufen, wobei sich der Luftfederbalg (2) der Kontur der Einschnürung anpasst, wobei ferner innerhalb der Einschnürung ein Stützring (18) einsitzt.
2. Luftfederanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Faltensystem (l) ausschließlich aus der ersten und zweiten Falte (15, 6) unter Ausbildung einer einzigen Einschnürung (17) besteht, wobei die beiden Falten im Bereich der Einschnürung bogenförmig ineinander übergehen.
3. Luftfederanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Faltensystem (II) zusätzlich eine dritte und vierte Falte (24, 25) umfasst, wobei alle vier Falten einen im Wesentlichen wellenförmigen Verlauf annehmen, und zwar unter Ausbildung von zwei Einschnürungen (17), wobei in jeder Einschnürung ein Stützring (18) einsitzt.
4. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenlager (11 , 23) aus einem elastomeren Werkstoff oder einem thermoplastischen Elastomer besteht.
5. Luftfederanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenlager (11 , 23) einen eingebetteten Festigkeitsträger aufweist.
6. Luftfederanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Festigkeitsträger aus axial verlaufenden Fadenverstärkungen besteht.
7. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenlager (11 , 23) aus einem textilen Werkstoff besteht, vorzugsweise in Form eines Gewebes.
8. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (18) aus Metall oder Kunststoff besteht.
9. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des ersten Anschlussbereiches (6) das erste Halteteil (13) des Faltenlagers (11, 23) und das korrespondierende Balgende (12) mittels eines gemeinsamen Klemmringes (19) am Deckel (5) befestigt ist.
10. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Halteteil (14) des Faltenlagers (11 , 23) mittels Verklebung und/oder eines Klemmringes (20) an der Außenführung (10) befestigt ist.
11. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederbalg (2) und das Faltenlager (12, 23) eine gemeinsame Kontaktfläche (21) haben, die haftfrei ist.
12. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , insbesondere nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Faltenlager (11, 23) wenigstens eine Entlüftungsbohrung (22) aufweist.
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