CN110925347A - 具有短万向褶部的空气弹簧单元 - Google Patents

具有短万向褶部的空气弹簧单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于车辆的具有短万向褶部的空气弹簧单元。该空气弹簧单元形成卷动褶部(5)和万向褶部(6)。通过空气弹簧的气囊引导走向的特别类型，万向褶部(6)在卷动褶部侧从空气弹簧单元的外部导向件(2)的空气弹簧盖侧的端部下方开始。由此实现了轴向短结构的万向褶部(6)，该万向褶部虽然轴向结构空间小，但是仍然具有高结构的万向褶部所具有的弹性。

Description

具有短万向褶部的空气弹簧单元
技术领域
本发明涉及一种用于车辆的空气弹簧单元，该空气弹簧单元具有空气弹簧盖、空气弹簧卷动活塞、形成卷动褶部和万向褶部且布置在空气弹簧盖与空气弹簧卷动活塞之间的气囊/波纹管、以及用于气囊的外部导向件，该外部导向件被布置成与气囊在空气弹簧盖上的卡箍间隔开。
背景技术
在外部被导向的空气弹簧可以优选地承受尽可能纯轴向的弹簧运动。除此之外，被称为万向运动和扭转的附加运动对卷动褶部的寿命非常有害。因此，必须尽可能地利用补偿元件使空气弹簧解耦，从而与空气弹簧气囊的卷动褶部隔离。
根据现有技术已知了各种装置用于解耦。作为特别成本有利的解决方案是使用万向褶部。
为了形成万向褶部，空气弹簧的外部导向件不直接紧固在空气弹簧盖上，而是与盖间隔开地紧固在空气弹簧气囊上。因此，卷动气囊的在空气弹簧盖侧的端部自内部从外部导向件中露出，并形成万向褶部，这是因为外部导向件在气囊露出处无径向支撑作用，也没有内压。在万向褶部的在盖侧的端部处，万向褶部与空气弹簧盖卡紧。
根据现有技术，气囊导向装置始终被实现为，使得与后来的卷动褶部形成一个结构单元的上方气囊部段在从外部导向件露出后直接沿轴向方向被引向空气弹簧盖卡箍，以形成万向褶部。只有在到达空气弹簧盖卡箍之后，才使用万向褶部的以不同方式实施的加强部，该加强部由以各种方式回翻的气囊部分或附加的环形部件构成。
发明内容
本发明的目的是，提供一种空气弹簧单元，该空气弹簧单元具有轴向短结构的万向褶部，该万向褶部尽管轴向结构空间较小，但是具有高结构的万向褶部所具有的弹性。
在此还应保证外部导向件在气囊上的可靠固定。外部导向件的结构高度还应尽可能最佳地被用作气囊的卷动路径，因此可以使外部导向件的材料使用最小化。
上述目的根据本发明在所述类型的空气弹簧单元中如此实现，即：气囊从卷动褶部起围绕外部导向件的空气弹簧盖侧的端部以包围该端部的方式朝卷动褶部的方向返回地延伸，然后通过夹紧环使该气囊以从外侧固定的方式相对于外部导向件夹紧，气囊离开夹紧环之后在夹紧环的卷动褶部侧的底侧上再次朝向空气弹簧盖卡箍的方向上卷，并被引向空气弹簧盖卡箍的方向，以形成万向褶部。
根据本发明设计的这种特殊类型的气囊导向装置根据所选择的几何关系确保了：万向褶部在外部导向件的外侧在卷动褶部侧从外部导向件的空气弹簧盖侧的端部下方开始。万向褶部在卷动褶部侧从外部导向件的盖侧的端部下方开始的类型具有以下优点：
在外部导向件与气囊之间实现连接，该连接实现了气囊可以卷动至外部导向件的在空气弹簧盖侧的端部。这虽然也可以通过夹紧环在外部导向件上从外部进行的其他连接实现，但不能与下面提到的优点相结合。
卷动褶部的在空气弹簧盖的方向上最远的分离点大部分在万向褶部的轴向结构空间中移位。因此，万向褶部的和外部导向件的卷动表面的轴向所需结构空间彼此嵌套，而在根据现有技术的气囊导向装置中不是这种情况，其中这些轴向结构空间总是布置成彼此叠置(一个在另一个之上)。
万向褶部的轴向结构高度的增大相应地改进了将空气弹簧上的在运动学方面的附加运动与轴向部件解耦的能力，而由于嵌套构造不必以整个轴向结构空间为代价。相反，由于气囊在夹紧环的卷动褶部侧的下边缘中的露出点更低(更靠近卷动活塞)地定位，实现了万向褶部的结构高度的扩大基本上与所需的总轴向结构空间无关。
从根本上改变了外部导向件卡箍的负载。气囊和外部导向件之间由于结构而存在的环圈在外部导向件的空气弹簧盖侧的端部上实现了大部分的抗撕裂强度。卡箍只需承受从万向褶皱起径向向外指向的拉力。这可以通过夹紧环的相应壁厚简单地实现。
外部导向件不再需要塑性变形，如从外部夹紧的情况下一样。由此，可以为外部导向件使用在大变形下不具有明显塑性行为的材料，例如高强度铝合金或塑料。高强度铝合金可以使外部导向件设计成壁厚更薄，从而减轻重量。塑料的使用允许成本较低地制造外部导向件并且带来明显的重量优势。特别地，可以使用纤维增强塑料或绷带式构造类型的外部导向件。
因此，根据本发明设计的空气弹簧单元允许形成短万向褶部，其具有优于现有技术的空气弹簧单元的各种优点。
本发明设计的空气弹簧单元优选地被设计成，空气弹簧盖布置在底盘侧，空气弹簧卷动活塞布置在行驶机构侧。这是一种所谓的“下行布置(Downside-down-Anordnung)”。这种布置也可以以相反的方式使用。在此，空气弹簧单元被设计成，空气弹簧卷动活塞布置在底盘侧，空气弹簧盖布置在行驶机构侧。这是一种所谓的“颠倒布置(Upside-down-Anordnung)”。
这种“颠倒布置”通常与行驶机构侧的双卷动褶部组合使用。因此，在这种实施方式中也可以使用根据本发明设计的短万向褶部。
通过外部导向件上的夹紧环的不同的几何高度或者通过夹紧环相对于外部导向件的空气弹簧盖侧的端部以不同的间隔定位，即使在外部导向件的空气弹簧盖侧的上部边缘与盖之间存在相同的间隔时，也可以以根据本发明的方式实现，所形成的万向褶部具有不同的高度。因此通过这种方式，可以调整万向褶部的不同高度。
而且，万向褶部的夹紧环可以根据本发明以不同的径向壁厚实施，以获得特别的径向强度，以抵抗由于空气弹簧单元中的气囊形成的负载——特别是在空气弹簧爆裂之前不久。
还可以在外部导向件的在空气弹簧盖侧的端部上布置中间元件，该中间元件通过其特别的形状将在卷动气囊和外部导向件的端部之间的接触压力在更大的面积上分布，从而防止对气囊的机械损伤。
气囊和外部导向件之间在强度方面占主导地位的连接也可以通过其他方法产生，例如粘合连接技术(粘接)或其他夹紧方式，甚至从外部导向件的内侧产生。
至于外部导向件的在空气弹簧盖侧的端部，可以以特殊的方式形成。例如，可以一体地形成向内或向外定向的凸缘，以便防止短万向褶部的夹紧环相对于外部导向件轴向滑脱，和/或在气囊环绕外部导向件的空气弹簧盖侧的端部时减小气囊外侧和外部导向件之间的接触力。
本发明的另一实施方式的特征在于，在夹紧环和外部导向件之间的夹紧区域中，在外部导向件的面向夹紧环的区域中和/或夹紧环的面向外部导向件的区域中布置造型元素。这种造型元素例如是齿、凹槽或环绕凹部。由此增加夹紧连接的强度。
形成万向褶部的气囊也可以形成为折回气囊(Umbuckbalg)或混合气囊/拼接气囊。
此外，形成万向褶部的气囊可以形成为均匀的预制气囊，例如交叉层气囊，或者轴向气囊，或者具有可变褶角的气囊。
在一些气囊类型中存在不均匀的气囊部分，例如从卷动气囊过渡到折回气囊或混合气囊的加强气囊部分，或存在于卷动褶部侧的褶角与存在于万向褶部侧的褶角之间的过渡区域，这种不均匀的气囊部分可以以根据本发明的方式优选地布置在外部引导装置的空气弹簧盖侧的端部和气囊的在短万向褶部的夹紧环的卷动褶部侧的底边缘上的露出点之间。这种定位是特别有利的，因为空气弹簧气囊在这个区域中仅具有密封功能，但不具有动力学功能。
在另一个优选实施方式中，万向褶部通过附加的部件至少部分地从内部密封地设置衬里。这种附加部件可以是良好地分配内部压力的弹性部件，其根据需要通过强化部件或纤维而被加强。通过该部件可以提高短万向褶部的破裂强度。
“密封地设置衬里”应该意味着，在附加部件和空气弹簧气囊之间基本上不应存在内部压力。密封作用可以通过相邻卡箍下的夹紧或材料连接或粘接来实现。
外部引导装置的空气弹簧盖侧的端部具有向内或向外定向的凸缘的上述优选实施方式具有另一个优点。通过将夹紧环定位在向外定向的凸缘上与将夹紧环相对于该凸缘的定位的组合方式，形成了夹紧环卡箍的形锁合，以克服卡箍在环绕之后剩余的竖直负载。因此，省略了如在根据现有技术的常规的万向褶部中通常需要的增加夹紧强度的措施(结构造型、凹槽、齿等)。
附图说明
下面根据结合附图的实施列详述本发明。在此示出：
图1示出根据现有技术的空气弹簧单元的一部分的纵向剖视图；
图2示出根据本发明的空气弹簧单元的第一实施方式的一部分的纵向剖视图；
图3示出本发明的第二实施方式的类似于图2的视图；
图4示出本发明的第三实施方式和第四实施方式的类似于图2的视图；
图5示出本发明的第五实施方式和第六实施方式的类似于图2的视图；
图6示出本发明的第七实施方式的类似于图2的视图；
图7示出本发明的第八实施方式的类似于图2的视图；
图8示出本发明的第九实施方式的类似于图2的视图；
图9示出本发明的第十实施方式的类似于图2的视图；
图10示出本发明的第十一实施方式和第十二实施方式的类似于图2的视图；
具体实施方式
图1示出了现有技术的空气弹簧单元的一部分的纵剖视图。空气弹簧单元具有卷动气囊1，该卷动气囊在空气弹簧卷动活塞4处被夹紧并且在该活塞上卷动以形成卷动褶部5。此外，如附图标记3处所示，卷动气囊1被夹紧在空气弹簧盖上。卷动气囊1径向向内贴靠在外部导向件2上。
该在外部受到引导的空气弹簧单元用于执行纯轴向的弹簧运动。提供万向褶部6，用于使相应的附加运动解耦并使附加运动远离空气弹簧气囊1的卷动褶部5。为了形成该万向褶部6，外部导向件2不是直接紧固在空气弹簧盖上，而是与盖间隔开地紧固到空气弹簧气囊1上。因此，在图1中，卷动气囊1的盖侧的端部从外部导向件2中由内而外向上方露出并形成万向褶部6，这是因为外部导向件2在气囊露出处无径向支撑作用并且无内部压力。因此，在现有技术的该实施方式中，万向褶部6形成在外部导向件2和外部导向件2上方的盖卡箍3之间。
图2示出了空气弹簧单元的示例性实施方式。其中，气囊1在离开与盖卡箍3间隔开的外部导向件2之后，首先围绕外部导向件2的盖侧的端部翻转，然后沿返回到卷动褶部5的方向被引导，从而气囊1在离开外部导向件2的盖侧的端部之后，首先轴向包围所述端部，然后通过先前压靠在气囊内侧的夹紧环7以从外侧定位的方式相对于外部导向件2夹紧，然后，气囊仅在外部导向件夹紧环7的卷动褶部侧的底侧露出之后，再次朝向盖卡箍3的方向向上翻起并且沿着盖卡箍3的方向被引导，以形成万向褶部6。气囊引导走向的这种特殊类型根据几何关系确保了，从外部导向件2的外侧开始，万向褶部6从外部导向件2的盖侧的端部的在卷动褶部侧的下方开始。
在图2中所示的短万向褶部6被布置成，空气弹簧盖布置在底盘侧且卷动活塞布置在行驶机构侧；也可以相反地布置，即卷动活塞布置在底盘侧，而空气弹簧盖布置在行驶机构侧，如图3所示。同样地，万向褶部6从外部导向件2的盖侧端部的卷动褶部侧的下方开始，仅与图2的实施方式相反。
图2和图3中所示的实施方式还具有外部导向件2，该外部导向件的盖侧的端部具有径向向外延伸的凸缘8，以防止夹紧环7相对于外部导向件2轴向滑脱，和/或在气囊包围外部导向件2的盖侧的端部时减小在气囊1的外侧与外部导向件2之间的接触力。
图4示出了空气弹簧单元的另外两个示例性实施方式。通过外部导向件2上的夹紧环7的不同几何高度和/或通过夹紧环7相对于外部导向件2的盖侧的端部以不同的间隔定位，即使在外部导向件2的盖侧的上边缘与盖之间的距离相同时，也可以实现所实现的万向褶部6的不同高度。
在图5中借助两个其他实施方式示出上述以不同方式设置万向褶部6的露出点的可能性。可以在左侧的实施方式中通过夹紧环7的间隔以及在右侧的实施方式中通过夹紧环几何形状而无需额外间隔的情况下来调节相同的露出点。在图6所示的实施方式中，形成万向褶部6的气囊1设计为折回气囊。在图7所示的实施方式中，气囊1形成为混合气囊。在图8的实施方式中，形成为均匀的预制气囊。
图9示出的实施方式中示出不均匀的气囊部分，例如从卷动气囊(区域1)过渡到折回气囊(区域2)或混合气囊的加强的气囊部分，或存在于卷动褶部侧的褶角与存在于万向褶部侧的褶角之间的过渡区域，该不均匀的气囊部分布置在外部导向件2的盖侧的端部与气囊1在万向褶部6的夹紧环7的卷动褶部侧的底边缘上的露出点之间。
图10示出了一个实施方式，其中通过良好地分部内部压力的附加的弹性部件9从内部“密封”地对万向褶部6覆层。图10的右侧图示出了如下情况，其中部件9仅局部对万向褶部6“密封”地形成衬里。
附图标记列表
1 卷动气囊
2 外部导向件
3 空气弹簧盖卡箍
4 空气弹簧卷动活塞
5 卷动褶部
6 万向褶部
7 夹紧环
8 凸缘
9 部件

Claims (13)

1.一种用于车辆的空气弹簧单元，该空气弹簧单元具有空气弹簧盖、空气弹簧卷动活塞(4)、气囊(1)和用于气囊(1)的外部导向件(2)，该气囊形成卷动褶部(5)和万向褶部(6)且布置在空气弹簧盖与空气弹簧卷动活塞(4)之间，该外部导向件与气囊的卡箍(3)间隔开地布置在空气弹簧盖上，其特征在于，气囊(1)从卷动褶部(5)起围绕外部导向件(2)的空气弹簧盖侧的端部以环绕该端部的方式朝卷动褶部(5)的方向返回地延伸，然后通过夹紧环(7)以从外侧定位的方式相对于外部导向件(2)夹紧，离开夹紧环(7)之后在夹紧环(7)的卷动褶部侧的底侧上再次朝向空气弹簧盖卡箍(3)的方向向上翻转，并被引向空气弹簧盖卡箍(3)的方向，以形成万向褶部(6)。
2.根据权利要求1所述的空气弹簧单元，其特征在于，该空气弹簧单元被形成为，空气弹簧盖布置在底盘侧，空气弹簧卷动活塞(4)布置在行驶机构侧。
3.根据权利要求1所述的空气弹簧单元，其特征在于，该空气弹簧单元被设计为，空气弹簧卷动活塞(4)布置在底盘侧，空气弹簧盖布置在行驶机构侧。
4.根据权利要求3所述的空气弹簧单元，其特征在于，该空气弹簧单元在行驶机构侧具有双卷动褶部。
5.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，通过在外部导向件(2)上的夹紧环(7)的不同几何高度，和/或通过夹紧环(7)以相对于外部导向件(2)的空气弹簧盖侧的端部的不同的间距定位，能调节出万向褶部(6)的不同高度。
6.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，夹紧环(7)设计有不同的径向壁厚。
7.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，在外部导向件(2)的空气弹簧盖侧的端部上布置有中间元件。
8.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，外部导向件(2)的空气弹簧盖侧的端部具有向内或向外定向的凸缘(8)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，在夹紧环(7)与外部导向件(2)之间的夹紧区域中，在外部导向件(2)的面向夹紧环(7)的区域中和/或在夹紧环的面向外部导向件的区域中布置有造型元素。
10.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，形成万向褶部(6)的气囊(1)被设计成折回气囊或混合气囊。
11.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，形成万向褶部(6)的气囊(1)被设计成均匀的预制气囊或具有变化的褶角的气囊。
12.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，气囊(1)具有不均匀的气囊部分，该不均匀的气囊部分布置在外部导向件(2)的空气弹簧盖侧的端部与气囊(1)在夹紧环(7)的卷动褶部侧的底边缘处的露出点之间。
13.根据前述权利要求中任一项所述的空气弹簧单元，其特征在于，万向褶部(6)通过附加的部件(9)至少部分地从内部密封地设置衬里。
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