CN103502027B - 用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞 - Google Patents

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Abstract

一种用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞（1），该滚动活塞的内部（2）连接到该空气弹簧的内部并且由至少两个部分组成，即一个杯状活塞下部分（4）以及用气密的方式连接到该活塞下部分上的一个活塞上部分（5），其中一个止动缓冲器的一个支架（11）集成于该滚动活塞中，该支架由两个相互作用的部分组成，这两个相互作用的部分中的一个部分（13）被设计成该活塞上部分的一部分，而另一个部分（14）被设计成该杯状活塞下部分的一部分并且从其底座突出，并且这两个支架部分相互作用从而吸收基本上轴向作用的力。

Description

用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞
技术领域
本发明涉及一种用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞，所述滚动活塞形成为中空柱塞，其中该滚动活塞的内部空间连接到该空气弹簧的内部空间。该滚动活塞由至少两部分构成并且具有壶形活塞下部分和活塞上部分，该活塞上部分用气密的方式连接到活塞下部分并且是盖的形式。
活塞下部分具有一个底座和一个旋转对称的活塞壁，也就是说基本上垂直延伸的圆柱形或甚至稍微圆锥形的活塞壁。活塞上部分具有一个邻近该活塞壁的环形区域或盖壁，并且具有另外的环形轮廓和/或环形凸缘，这些环形轮廓和/或环形凸缘用于邻接空气弹簧滚动气囊，并且用于空气弹簧滚动气囊到滚动活塞的气密连接。
背景技术
各种该类滚动活塞在现有技术中是已知的。首先，存在相对较重的滚动活塞，它们由钢板构成并且具有完全可利用的内部体积和末端止动器，也就是说所谓的缓冲器支架，确切地说是基本上在空气弹簧的轴向上作用的止动缓冲器的支架。由钢板构成的滚动活塞被制成具有用于收纳气囊的圆锥形密封座的深拉部分，并且具有带焊接在上面的支撑管的、焊接在里面的底座部分。因此，整个部件重并且制造成本昂贵。
第二，存在相对较轻型的、单件塑料活塞，其具有未利用的或只部分利用的内部体积以及末端止动器(缓冲器支架)。该类构造的一个缺点是因可利用的活塞空气体积小而导致舒适度受到损失。因此，悬架特性相对较难实现。
此外，现有技术还披露了两部分的塑料活塞，这种活塞具有可利用的内部体积，不具有缓冲器支架。
EP 1 862 335 B1为此目的披露了一种空气弹簧活塞，它由杯状部分和盖部分构成，所述两个部分对接焊接在活塞壁的区域中。此处，杯状部分具有底座壁，所述底座壁具有一个用于连接到车桥上的插入物。此处的缺点是缺少末端止动器(缓冲器支架)。
DE 10 2007 035 640 A1披露了一种用于空气弹簧的、中空体形式的柱塞，所述柱塞由用气密方式彼此相连的两部分构成，确切地说是一个具有底座和壳体的壶形下部分以及一个上部分。同样在所述文件中，没有提供末端止动器。
发明内容
因此，本发明的目的是生产一种轻型的滚动活塞，该滚动活塞易于生产并且其内部体积可以完全被用于悬挂作用并且其中还集成了末端止动器/缓冲器支架，也就是说，其中实现了以下各项的组合：最佳的空气体积，和舒适度，以及在空气弹簧系统中提供集成的内部末端止动器。
此处，用于止动缓冲器的支架(缓冲器支架)基本上在空气弹簧的轴向上作用，该支架集成于滚动活塞中，所述支架由两个相互作用的部分构成。
此处，支架的一部分形成为活塞上部分的一部分并且支撑用于安排在空气弹簧滚动气囊内的止动缓冲器的一个止动表面或收纳表面，该止动表面或收纳表面一体化形成于活塞上部分中并且被安排在空气弹簧滚动气囊内的中心。
支架的另一部分形成为壶形活塞下部分的一部分，从而从其底座开始延伸，其中这两个支架部分相互作用从而吸收基本上轴向作用的力。
因此，形成了一种两部分的活塞，它由上部分和杯状下部分构成，该上部分具有空气弹簧气囊的一体化密封锥体以及缓冲器支架的集成上部分，该杯状下部分具有缓冲器支架的集成下部分，其中提供上部分与下部分的气密连接，从而形成可利用的内部体积。具体是，如果活塞由塑料形成，也就是说如果上部分、下部分和缓冲支架部分由所述材料制成，那么可以获得具有非常好的强度特性的轻量构造。
由于实际上活塞下部分和活塞上部分以气密方式(也就是说固定方式)彼此相连但是集成于活塞下部分和活塞上部分中的这两个支架部分“只”相互作用以吸收基本上轴向的作用力，因此结果是力的吸收是限定的、静态有限的，而在该部件内没有典型的应力，这在塑料材料的情况下在连续负载下通常导致损坏。
一种有利的改良方案是支架部分是管状形式并且被安排在滚动活塞内的中心。短管甚至在纵向上也具有非常高的承载能力，但因为是中空体，所以重量还是很轻。
这同样尤其适用于另外的有利实施例，该实施例是支架部分的管状内部空间用肋状加强元件来加强。因此，也可以毫无问题地使横向力或倾斜作用的缓冲力被吸收。借助于这样的设计，也可以使管状支架部分的壁厚度在合适时进一步减小。
在另外的有利实施例中，所述效果又进一步增强，因为肋状加强元件用星形或径向的方式来安排，并且因为肋状加强元件还提供在相应的支架部分与活塞壁或盖壁之间的环形腔室中。
另一有利实施例在于活塞下部分与活塞上部分之间的气密连接是焊接或螺旋连接的形式，合适时在活塞外套上具有密封件，也就是说在滚动活塞的外圆周上，即在活塞壁上，而不是在底座上或在盖区域中。具体而言，在塑料的情况下，此时尤其适宜的是易于实现的使用摩擦焊接或超声焊接的对接焊接工艺。因此，用简单的方式并且在没有繁琐的组装设备的情况下，实现了上部分与下部分的气密连接，从而形成内部体积。
另一有利实施例在于相互作用以吸收基本上轴向作用力的支架部分用强制锁定或弹性的方式彼此连接。缓冲器支架的上部分与下部分的强制锁定连接(例如壁/管壁中的球冠形状、凹凸形状或阶梯的互锁间隙截面的形式)，可以传送轴向压力，并且还在一定程度上传送与轴向力有关的横向力或扭转力，而不会在整个部件中产生不利的负载情况或应力。
支架部分的连接与气密连接(用同样的方式提供并且是活塞下部分与活塞上部分之间的焊接或螺旋连接的形式)的相互作用，导致必须特别注意消除这样的应力。当然，还可以用等效的方式使支架部分以凝聚性的或非强制锁定的方式彼此相连，使得基本上只发生用于吸收轴向力的相互作用，但是这样的配置需要各部件的极其精确和准确的尺寸公差以及几何和材料特定设计在连接区域或其附近的适配，例如为了横向力补偿等目的。但是这样的话，所述类型的滚动活塞的设计费用和成本增加。
另一有利实施例是活塞下部分的底座具有至少一个用于将滚动活塞连接到底盘或车体上的连接元件。这样，可以用简单的方式来实现用于紧固以防滚动活塞“剥离”的方式。
对于可靠地引入力有利的另一尤其简单的实施例是连接元件被安排在支架部分区域的中心。因此，在大多数情况下，单个连接元件已经足够。
在可靠地将力传送到邻近的金属部件方面有利的另一实施例在于连接元件是注塑到塑料材料中的金属螺纹套管的形式或者是注塑到塑料材料中的金属螺纹螺栓的形式。
另一有利实施例在于活塞下部分的底座配备有圆顶状后置部分。活塞底座中的该后置部分允许在没有另外的连接元件(例如，由金属构成的连接元件)的情况下传送压力和横向力，并且产生环形力传送表面，该表面与安排在支架部分区域中心的连接元件相互作用，还适于相对于轴横向地吸收倾斜力矩。此外，这样的后置部分还有利地用于在组装过程中定中心。
另一有利实施例是安排在空气弹簧气囊内的止动缓冲器连接到止动表面或收纳表面上，该止动表面或收纳表面一体化形成于活塞上部分中并且被安排在支架上部分上的空气弹簧滚动气囊内的中心。因此，空气弹簧盖的组装或构造费用减少，并且/或者上空气弹簧板和滚动活塞可以与止动缓冲器一起作为一个部件来供应(独立部分的数量减少)。不言而喻，按照目前为止在现有技术中的类似设计中常规的做法，还可以将止动缓冲器安排在位于止动表面或收纳表面对面的空气弹簧盖的内侧。
根据本发明的滚动活塞可以尤其有利地用于车辆的空气弹簧装置中。
附图说明
将在一个示例性实施例的基础上更详细地说明本发明，其中：
图1示出了本发明的用于空气弹簧的滚动活塞，
图2示出了根据本发明的滚动活塞的另一种类似设计，以及
图3示出了具有如同图1的根据本发明的滚动活塞的悬挂安排的各部分的组件。
附图标记说明
1 滚动活塞
2 内部空间
3 孔
4 活塞下部分
5 活塞上部分
6 底座
7 活塞壁
8 环形区域
9 环形轮廓
10 环形凸缘
11 缓冲器支架
12 轴向
13 上支架部分
14 下支架部分
15 止动缓冲器的收纳表面
16 球冠形连接件
17 加强元件
18 加强元件
19 加强元件
20 加强元件
21 对接焊接连接
22 圆顶状后置部分
23 用于连接元件的孔
24 滚动活塞
25 螺纹螺栓
26 空气弹簧滚动气囊
27 滚动褶皱
28 空气弹簧盖
29 止动缓冲器
具体实施方式
图1示出了用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞1，所述滚动活塞是中空柱塞的形式，其中滚动活塞的内部空间2经由安排在外肩上并且在止动表面或收纳表面15内的孔3而连接到空气弹簧(此处没有更详细地示出)的内部空间。
完全由塑料制成的滚动活塞1由两个部分4和5构成，具体而言是壶形活塞下部分4和活塞上部分5，该活塞上部分以气密的方式连接到活塞下部分4并且是盖的形式。
活塞下部分4具有一个底座6并且具有一个旋转对称的活塞壁7。活塞上部分5具有一个邻近底座的活塞壁7的环形区域8(也就是说盖壁)，并且具有一个另外的环形轮廓9和一个环形凸缘10，该环形轮廓和环形凸缘用于邻接空气弹簧滚动气囊并且用于空气弹簧滚动气囊到滚动活塞1的气密连接。
在滚动活塞1中，存在集成的、用于止动缓冲器的、缓冲器支架形式的支架11，该止动缓冲器基本上在空气弹簧的轴向12上作用并且位于空气弹簧盖上，其中此处未详细示出止动缓冲器或空气弹簧盖。缓冲器支架11由两个相互作用的管状支架部分13和14构成并且被安排在滚动活塞1内的中心。
上支架部分13形成为活塞上部分5的一部分并且支撑住用于安排在空气弹簧气囊内的止动缓冲器的一个止动表面或收纳表面15，该止动表面或收纳表面一体化形成于活塞上部分5中并且被安排在空气弹簧滚动气囊内的中心。
另一个下支架部分14形成为壶形活塞下部分4的一部分，从而从该活塞下部分的底座6延伸出去。
这两个支架部分13和14相互作用从而吸收基本上轴向的作用力，并且借助于相对并且互锁的凹凸形状用强制锁定的方式彼此连接。所述连接件16在这种情况下形成为在上支架部分13的支架壁的壁厚度截面上延伸的球冠或凹陷，其中球冠或凹陷在那里与一个设置在下支架部分14的相对支架壁中的圆锥形突出的截面构造接合。
支架部分13和14的管状内部空间借助于以星形方式安排的肋状加强元件17和18得到加强。
同样，径向肋状加强元件19和20被安排在相应的支架部分13和14与活塞壁7或盖壁8、环形轮廓9和/或环形凸缘10之间的环形腔室中。
活塞下部分4与活塞上部分5之间的气密连接在此以活塞外套上的活塞壁7和8的对接焊接连接21的形式来实现。对接焊接连接21在此也是球帽形的形式。
活塞下部分4的底座6配备有一个圆顶状后置部分22以及一个用于收纳一个连接元件的凹口/孔23，该连接元件用于将滚动活塞1连接到底盘上，使得该连接元件被安排在支架部分14的区域的中心。
图2示出了不具有圆顶状后置部分的、根据本发明的滚动活塞24的另一种类似设计，其中该连接元件是被注塑到活塞的塑料材料中的金属螺纹螺栓25的形式。
图3示出了具有如同图1的滚动活塞1的、用于车辆的空气弹簧装置的悬挂安排的各部分的组件。
在活塞上部分5上，空气弹簧滚动气囊26用气密的方式连接到柱塞形式的滚动活塞1上，并且在弹簧压缩和弹簧延伸运动过程中，所述空气弹簧滚动气囊滚动，从而在滚动活塞1的外圆周上或在活塞壁7上形成滚动褶皱27。
空气弹簧滚动气囊26具有一个空气弹簧盖28，由弹性材料构成的一个止动缓冲器29紧固在该空气弹簧盖上，在剧烈的弹簧压缩的情况下，所述止动缓冲器与一体化形成于活塞上部分5中的止动表面或收纳表面15相互作用。
此处，空气弹簧盖28连接到一个主体(此处不再更详细地示出)，并且滚动活塞1的底座6或圆顶状后置部分22连接到车辆的相关底盘部分上。

Claims (10)

1.一种用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞(1)，所述滚动活塞形成为一个中空柱塞，其中该滚动活塞(1)的内部空间(2)连接到该空气弹簧的内部空间并且具有以下特征：
-该滚动活塞(1)由至少两个部分构成并且具有一个壶形的活塞下部分(4)和一个活塞上部分(5)，该活塞上部分以气密的方式连接到该活塞下部分上并且是一种盖的形式，
-该活塞下部分(4)具有一个底座(6)并且具有一个旋转对称的活塞壁(7)，
-该活塞上部分(5)具有一个邻近该活塞壁的环形区域或盖壁(8)，并且具有另外的环形轮廓(9)和/或环形凸缘(10)，所述环形轮廓和/或所述环形凸缘用于邻接该空气弹簧滚动气囊并且用于该空气弹簧滚动气囊到该滚动活塞的气密连接，
其特征在于，
-用于一个止动缓冲器的一个支架(11)基本上在该空气弹簧的轴向上作用，该支架集成于该滚动活塞中，所述支架由两个相互作用的上支架部分(13)和下支架部分(14)构成，
-其中，该支架(11)的上支架部分(13)形成为该活塞上部分(5)的一部分并且支撑用于安排在该空气弹簧滚动气囊内的一个止动缓冲器的一个止动表面或收纳表面(15)，该止动表面或收纳表面一体化形成于该活塞上部分(5)中并且被安排在该空气弹簧滚动气囊内的中心，
-其中该支架(11)的下支架部分(14)形成为壶形的该活塞下部分(4)的一部分从而从该活塞下部分的底座(6)延伸出去，
-其中上支架部分(13)和下支架部分(14)相互作用从而吸收基本上轴向作用的力，上支架部分(13)和下支架部分(14)为管状形式并且被安排在该滚动活塞(1)内的中心，并且上支架部分(13)和下支架部分(14)的管状内部空间以多个肋状加强元件得到加强，
-其中在活塞下部分与活塞上部分之间的该气密连接(21)是活塞外套上的一种焊接或螺旋连接的形式，
-其中相互作用从而吸收基本上轴向作用力的上支架部分(13)和下支架部分(14)用一种强制锁定或弹性的方式彼此相连。
2.如权利要求1所述的滚动活塞，该滚动活塞是由塑料形成。
3.如权利要求2所述的滚动活塞，其中多个肋状加强元件被安排在对应的上支架部分和下支架部分与活塞壁或盖壁之间的环形腔室中。
4.如权利要求3所述的滚动活塞，其中所述多个肋状加强元件用一种星形或径向的方式来安排。
5.如权利要求1所述的滚动活塞，其中该活塞下部分(4)的底座(6)具有用于将该滚动活塞连接到一个底盘或车体上的至少一个连接元件。
6.如权利要求5所述的滚动活塞，其中一个所述连接元件被安排在该下支架部分(14)的区域的中心。
7.如权利要求5或6所述的滚动活塞，其中该连接元件是被注塑到塑料材料中的一种金属螺纹套管的形式或者是注塑到塑料材料中的一种金属螺纹螺栓(25)的形式。
8.如权利要求1所述的滚动活塞，其中该活塞下部分的底座配备有一个圆顶状的后置部分(22)。
9.如权利要求1所述的滚动活塞，其中安排在该空气弹簧滚动气囊内的止动缓冲器被连接到该止动表面或收纳表面(15)上，该止动表面或收纳表面一体化形成于该活塞上部分(5)中并且被安排在该支架(11)的上支架部分(13)上的空气弹簧滚动气囊内的中心，或者被连接到相对的空气弹簧盖上。
10.一种用于车辆的空气弹簧装置，该空气弹簧装置具有如权利要求1至9中任一项所述的滚动活塞。
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