CN109661527B - 具有分体式外导向部的空气弹簧单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的底盘的空气弹簧单元(1)，该空气弹簧单元包括空气弹簧盖(2)和空气弹簧活塞(3)，其中，被气密地固定的、由弹性体材料制成的滚动气囊(6)在空气弹簧盖(2)和空气弹簧活塞(3)之间部分地界定出能填充压缩空气的工作腔(12)，其中，滚动气囊(6)被分体式的、套筒状的外导向部围绕，该外导向部具有第一外导向部部件(16)和第二外导向部部件(17)。

Description

具有分体式外导向部的空气弹簧单元
技术领域
本发明涉及一种空气弹簧单元。
背景技术
例如由文献DE 198 34 092 A1已知的空气弹簧单元被布置在机动车底盘或轮架/轮毂托架和机动车车身之间。通常，空气弹簧单元包括空气弹簧和减振器。在此，空气弹簧满足给车轮加弹簧的功能，而减振器减弱车轮或机动车车身的振动。
空气弹簧基本上由空气弹簧盖、空气弹簧活塞和在它们之间夹紧的滚动气囊/膜片折囊组成，通过该滚动气囊部分地界定出处于空气压力下的工作腔。通过空气弹簧盖，借助于相应的固定件将空气弹簧单元与机动车车身连接。
为了实现尽可能令人愉快的行驶舒适性，必须相应地调整空气弹簧的空气弹簧特性。为此，使用尽可能薄壁的滚动气囊，这是因为该滚动气囊确保高滚动舒适性。为了在其中仍能实现整体系统的足够的承载能力，为滚动气囊或空气弹簧配有外导向部，该外导向部作为支承结构套筒状地围绕滚动气囊。因此可以例如将具有薄的轻金属套筒的薄的滚动气囊优化用于高内部压力和因此用于高承载能力，同时存在有利的粗糙度性能(Harshness-Verhalten)。外导向部在此被这样设计和布置，即，滚动气囊在弹入/压缩时一方面在同心的滚动活塞的外侧上和另一方面在外导向部的内表面上滚动。
在空气弹簧内布置的减振器一方面与轮架连接并且另一方面通过其减振杆利用减振轴承固定或支承在空气弹簧盖中，由此，从车轮传出的力或振动被减弱地送入车身中。在车轮的朝向车身的弹入时，导致空气弹簧和外导向部一起相对于滚动活塞摆动。由此，空气弹簧的下方的滚动折叠/褶皱/波纹部压到滚动活塞上，因此径向的力被传递到减振管或减振器上。也在转弯行驶时，直接的横向力作用于减振器，该横向力最好应通过减振轴承吸收。因此不期望的力作用于减振器，该力导致在减振杆和减振管之间的提高的摩擦，其中，因此这导致减振器的更高磨损和更快发生故障。为了减少减振器的负荷，重要的是尽可能不将空气弹簧的摆动传递到滚动活塞上并且减小横向力。
为了能够减少空气弹簧的摆动，可以在空气弹簧盖上设置另一滚动褶部形式的万向轴承，如由文献DE 101 11 242 C1已知的。在此，至少在空气弹簧的一部分弹簧路程上，上滚动褶部/万向褶部利用其轴向端侧贴靠在空气弹簧盖的下侧上。由此实现的万向轴承能够使空气弹簧相对于减振器摆动，其中，滚动褶部仅反作用于小的阻力。
在行驶期间，滚动气囊由于在空气弹簧盖和空气弹簧活塞之间的运动学的轴向运动而发生扭转。在此，大多时候通过加强支承件加强的滚动气囊面临损坏的危险。根据文献DE 10 2012 201 104 A1所述的空气弹簧因此例如具有折叠系统，该折叠系统被设置在空气弹簧盖下方。该折叠系统用于扭转补偿并且附加地也起到万向褶部的作用。这由混合式气囊支持，该混合式气囊借助于加强支承件一方面加强为交叉层气囊和另一方面加强为轴向气囊。在空气弹簧活塞上的滚动区域中，织物加强支承件交叉地延伸，由此实现了结实的滚动气囊部段。为了降低扭转刚度，织物加强支承件在折叠系统的区域中平行于空气弹簧单元的纵向轴。软的滚动气囊部段因此可以补偿扭转运动。
然而不利的是，在弹入期间空气弹簧连同外导向部相对于滚动活塞摆动并且由此下方的滚动褶部始终被压到滚动活塞上。在空气弹簧盖的区域中的万向褶部仅能略微地减少这种情况。
发明内容
本发明的目的是，提供一种具有改进的横向刚度并且有效地吸收扭转的空气弹簧单元。
根据本发明提供一种用于机动车的底盘的空气弹簧单元，该空气弹簧单元包括空气弹簧盖和空气弹簧活塞，其中，被气密地固定的、由弹性体材料制成的滚动气囊(Rollbalg)在空气弹簧盖和空气弹簧活塞之间部分地界定出能填充压缩空气的工作腔，其中，滚动气囊被分体式的、套筒状的外导向部围绕，该外导向部具有第一外导向部部件和第二外导向部部件。优选地，外导向部沿周向被中断。
优选地设有这样的外导向部，该外导向部被中断形成/被分成多于两个部件。
在根据现有技术的空气弹簧弹入或摆动时，滚动褶部在空气弹簧活塞上通过一件式的外导向部压到空气弹簧活塞上，由此，不利的力被施加到其上。根据本发明的分开式/分体式外导向部使得滚动气囊的下方的滚动褶部相对于空气弹簧活塞的压紧程度大大降低。在弹入时，两个外导向部部件以不同的角度彼此摆动，由此，下方的滚动褶部仅略微压靠或者完全不压靠在空气弹簧活塞上。也就是说，两个外导向部部件的不同的万向式偏转使得空气弹簧单元的横向刚度显著改进。
根据一个优选的实施方式，滚动褶部在第一外导向部部件和第二外导向部部件之间形成扭转褶部。因此，在空气弹簧的中间区域中形成扭转点，该扭转点使得在空气弹簧围绕其纵向轴扭转时能有利地吸收扭转。同时，扭转褶部起到万向轴承的作用并且引起有利的横向力补偿。通过工作腔中的内部压力，扭转褶部向外形成。
优选地，扭转褶部被设计为具有轴向气囊。通过软的轴向气囊，扭转褶部具有更有利的扭转吸收能力。同样地，轴向气囊对于万向偏转也是有利的。优选地，扭转褶部可以借助于环形结构收缩成改进了万向偏转的折叠系统。环形结构可以布置在气囊的外部上或硫化/硬化到气囊中。
根据一个另选的实施方式，滚动气囊被设计为在第一外导向部部件和第二外导向部部件的区域中具有交叉层气囊的扩展的混合气囊，其中，该滚动气囊在扭转褶部的区域中被设计为轴向气囊。在上方区域和下方区域中具有交叉层气囊的滚动气囊的实施方案产生了结实的滚动气囊，而该滚动气囊具有软的扭转褶部并且带来其有利的特性。
根据一个另选的优选实施方式，滚动气囊被设计为在第一外导向部部件的区域中具有交叉层气囊并且在第二外导向部部件的区域中具有轴向气囊的混合气囊。该混合气囊将被嵌入了加强支承件的两个可能的设计方案的优点相结合，以便提供非常舒适的和结实的空气弹簧。
根据另一个优选的实施方式，第一外导向部部件能借助于第一内夹紧环固定在滚动气囊上，和/或第二外导向部部件能借助于第二内夹紧环固定在滚动气囊上。
根据另一个优选的实施方式，第一外导向部部件和/或第二外导向部部件也可以与滚动气囊粘接。
根据另一个优选的实施方式，第一外导向部部件在空气弹簧活塞上被设置在滚动气囊的第一滚动褶部的区域中。由于下方的外导向部部件与上方的外导向部部件分离，因此在弹入时下方的外导向部部件不共同进行完整的摆动。下方的外导向部部件几乎平行于空气弹簧活塞运动。
根据另一个优选的实施方式，第二外导向部部件在空气弹簧盖上被设置在第二滚动褶部的区域中。在具有两个滚动褶部的空气弹簧的实施方式中，上方的外导向部部件提供用于上方的滚动褶部的导向部。
在没有上方的滚动褶部的空气弹簧的实施方式中，根据一个优选的实施方式可能的是，第二外导向部部件共同围绕空气弹簧盖的一部分和滚动气囊的一部分。
在一个另选的实施方式中，第二外导向部部件被布置在空气弹簧盖上的滚动气囊的锁紧装置和第一外导向部部件之间。
根据另一个优选的实施方式，空气弹簧单元包括集成的减振器，其中，在空气弹簧单元弹入时第二外导向部部件保持基本上平行于减振器。在弹入时，两个外导向部部件以不同的角度彼此摆动，由此下方的滚动褶部仅略微压靠或者完全不压靠到空气弹簧活塞上，并且因此不再有不利的横向力作用于减振器。
空气弹簧单元被用在用于机动车的底盘、优选空气弹簧系统中。
附图说明
本发明的其它优选实施方式由下面的参考附图的实施例说明而得出。
图中示出：
图1示出第一个示例性的空气弹簧单元，
图2示出第二个示例性的空气弹簧单元，和
图3示出第三个示例性的空气弹簧单元。
具体实施方式
图1示出第一个示例性的空气弹簧单元1，其具有空气弹簧5和集成的减振器22。空气弹簧单元1可以一方面借助于机动车车身上的空气弹簧盖2、另一方面借助于减振器22固定在机动车底盘的轮架上，由此机动车被弹性支撑并且减振。
空气弹簧5包括由弹性体材料制成的滚动气囊6，其中，滚动气囊6和空气弹簧盖2以及空气弹簧活塞3一起至少部分地界定出气密的、能填充压缩空气的工作腔12。滚动气囊6在其轴向的下端部上借助于第一锁紧环13与空气弹簧活塞3压力密封地连接并且在其轴向的(上端部上)借助于第二锁紧环14与空气弹簧盖2压力密封地连接。
在空气弹簧盖2和空气弹簧活塞3之间沿空气弹簧单元1的轴向方向相对运动时，滚动气囊6在形成第一滚动褶部10的情况下在同心的空气弹簧活塞3的滚动面上滚动。此外，滚动气囊6形成空气弹簧盖2上的第二滚动褶部11，该第二滚动褶部在环形楔4上滚动并且用作万向轴承。通过环形楔4的造型可以实现用于第二滚动褶部11的不同的滚动轮廓，该滚动轮廓影响弹簧性能或也影响作为万向轴承的作用。除了作为万向轴承的作用方式之外，第二滚动褶部11部分地也用于在空气弹簧5扭转时吸收扭转。
例如该设计方案被设计为具有下方的第一外导向部部件16和上方的第二外导向部部件17的分离的两部件式的设计方案。被分段为多于两个部件的设计方案同样也是可以考虑的。第一外导向部部件16围绕第一滚动褶部10并且被布置在空气弹簧活塞3的区域中，而第二外导向部部件17围绕第二滚动褶部11并且被布置在空气弹簧盖2的区域中。第一外导向部部件16借助于第一内夹紧环18固定在滚动气囊6上，第二外导向部部件17借助于第二内夹紧环19固定在滚动气囊6上。两个外导向部部件16、17也可以与滚动气囊6粘接。外导向部部件16、17优选地由铝或钢制成，但是也可以由塑料制成。
同时，滚动气囊6例如被设计为混合气囊。因此，第一滚动褶部10和滚动气囊6的下方部分在第一外导向部部件16的区域中被设计为交叉层气囊7，而第二滚动褶部11和滚动气囊6的上方部分在第二外导向部部件17的区域中被设计为轴向气囊8。在第一外导向部部件16的上端部区域中或在锁紧区域中借助于第一内夹紧环18使得重叠区域9位于交叉层气囊7和滚动气囊6的轴向气囊8之间。
滚动气囊6也可以被设计为扩展的混合气囊。在此，第一滚动褶部10和滚动气囊6的下方部分在第一外导向部部件16的区域中被设计为交叉层气囊7，而同样地，第二滚动褶部11和滚动气囊6的上方部分在第二外导向部部件17的区域中被设计为交叉层气囊。仅扭转褶部15被设计为轴向气囊。在锁紧区域中借助于内夹紧环18和19相应地在交叉层气囊和轴向气囊之间设置重叠区域。有利地因此为扭转点TP应用软的轴向气囊，该轴向气囊具有有效的扭转吸收和改进的万向偏转，其中，剩余的滚动气囊6被设计为结实的交叉层气囊。
在两个外导向部部件之间的暴露区域中，滚动气囊6例如形成扭转褶部15，其中，扭转褶部15被设计为轴向气囊8。因此，在空气弹簧5的中间区域中实现有利的扭转点TP，该扭转点基于嵌入的轴向加强支承件而能在空气弹簧5转动运动时实现有效的扭转吸收。
在空气弹簧活塞3中集成有减振器22，其中，空气弹簧活塞3以空心圆柱体的形式围绕减振器的减振管23并且固定在该减振管上。此外，减振器22包括减振杆24并且通过减振轴承25居中地支承在空气弹簧盖2的轴承接纳部30中。附加弹簧26以贴靠在空气弹簧盖2上的方式布置在减振轴承25的下方和空气弹簧5的工作腔12中，其中，附加弹簧26以空心圆柱体的形式围绕减振杆24并且用作减振管23的止挡缓冲器。
有利地，扭转褶部15也用作万向轴承。在空气弹簧摆动时，根据现有技术的下滚动褶部被压靠到空气弹簧活塞上，由此力被施加到减振器上。根据实施例的分体式外导向部显著减弱了第一滚动褶部10对空气弹簧活塞3的挤压。在弹入时，两个外导向部部件16、17以不同于彼此的角度摆动，由此，第一滚动褶部10仅略微压靠或者完全不压靠到空气弹簧活塞3上，并且因此没有不利的横向力作用于减振器22。
为了保护滚动褶部使其不被脏污，折叠气囊/波纹气囊20被固定在第一外导向部部件16的下端部上，其保护第一滚动褶部10。另一保护气囊21被固定在空气弹簧盖2上和第二外导向部部件17的上端部上并且因此保护第二滚动褶部11。
图2示出第二示例性的空气弹簧单元1，其关于分体式设计方案基本上对应于根据图1的空气弹簧单元并且因此保护第二滚动褶部11。
空气弹簧盖2被形成为大容积的盖并且可以由多个部分组成。滚动气囊6在该实施例中在没有形成上方的滚动褶部的情况下借助于第二锁紧环14固定在空气弹簧盖2上。具有滚动褶部10的滚动气囊6在空气弹簧活塞3上滚动。第一外导向部部件16围绕滚动褶部10并且被布置在空气弹簧活塞3的区域中，而第二外导向部部件16径向地围绕锁紧装置14设置并且围绕滚动气囊的上方部分，以及空气弹簧盖2的下方部分。也就是说，第二外导向部部件一方面在外部贴靠在空气弹簧盖2上，另一方面贴靠在滚动气囊6上。在该固定式的变型方案中放弃了内夹紧环。
如在根据图1的实施例中所示，在两个外导向部部件16、17之间形成具有扭转点TP的扭转褶部15，其附加地起万向轴承的作用。同时，滚动气囊6也如图1中所示被设计为混合气囊或者也可以被设计为扩展的混合气囊。
在图3中示出第三个示例性的空气弹簧单元1，其在第二外导向部部件17的设计方案方面与根据图2的空气弹簧单元不同。在该固定式的变型方案中，第二外导向部部件17借助于第二内夹紧环19固定并且设置在锁紧装置14下方。
附图标记列表：
1 空气弹簧单元
2 空气弹簧盖
3 空气弹簧活塞
4 环形楔
5 空气弹簧
6 滚动气囊
7 交叉层气囊
8 轴向气囊
9 重叠区域
10 第一滚动褶部
11 第二滚动褶部
12 工作腔
13 第一锁紧环
14 第二锁紧环
15 扭转褶部
16 第一外导向部部件
17 第二外导向部部件
18 第一内夹紧环
19 第二内夹紧环
20 波纹气囊
21 保护气囊
22 减振器
23 减振管
24 减振杆
25 减振轴承
26 附加弹簧
27 封闭盖
28 空气接口
29 固定元件
30 轴承接纳部
TP 扭转点

Claims (14)

1.一种用于机动车的底盘的空气弹簧单元(1)，该空气弹簧单元包括空气弹簧盖(2)和空气弹簧活塞(3)，其中，被气密地固定的、由弹性体材料制成的滚动气囊(6)在空气弹簧盖(2)和空气弹簧活塞(3)之间部分地界定出能填充压缩空气的工作腔(12)，
其中，滚动气囊(6)被分体式的、套筒状的外导向部围绕，该外导向部具有第一外导向部部件(16)和第二外导向部部件(17)
其特征在于，滚动气囊(6)在第一外导向部部件(16)和第二外导向部部件(17)之间形成扭转褶部(15)。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，滚动气囊(6)在扭转褶部(15)的区域中被设计为轴向气囊(8)。
3.根据权利要求2所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，滚动气囊(6)被设计为在第一外导向部部件(16)和第二外导向部部件(17)的区域中具有交叉层气囊的扩展的混合气囊，其中，滚动气囊(6)在扭转褶部(15)的区域中被设计为轴向气囊。
4.根据权利要求1所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，滚动气囊(6)被设计为在第一外导向部部件(16)的区域中具有交叉层气囊(7)并且在第二外导向部部件(17)的区域中具有轴向气囊(8)的混合气囊。
5.根据权利要求2所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，滚动气囊(6)被设计为在第一外导向部部件(16)的区域中具有交叉层气囊(7)并且在第二外导向部部件(17)的区域中具有轴向气囊(8)的混合气囊。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，第一外导向部部件(16)能借助于第一内夹紧环(18)固定在滚动气囊(6)上，和/或第二外导向部部件(17)能借助于第二内夹紧环(19)固定在滚动气囊上。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，第一外导向部部件(16)和/或第二外导向部部件(17)与滚动气囊(6)粘接。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，第一外导向部部件(16)在空气弹簧活塞(3)上被设置在滚动气囊(6)的第一滚动褶部(10)的区域中。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，第二外导向部部件(17)在空气弹簧盖(2)上被设置在滚动气囊(6)的第二滚动褶部(11)的区域中。
10.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，第二外导向部部件(17)共同围绕空气弹簧盖(2)的一部分和滚动气囊(6)的一部分。
11.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，滚动气囊(6)借助于锁紧装置(14)固定在空气弹簧盖(2)上，其中，第二外导向部部件(17)被布置在锁紧装置(14)和第一外导向部部件(16)之间。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的空气弹簧单元(1)，其特征在于，空气弹簧单元(1)包括集成的减振器(22)，其中，在空气弹簧单元(1)弹入时第二外导向部部件(16)保持基本上平行于减振器(22)。
13.一种用于机动车的底盘，该底盘具有根据权利要求1至12中任一项所述的空气弹簧单元(1)。
14.根据权利要求13所述的底盘，其特征在于，所述底盘用于空气弹簧悬架系统。
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