DE102006040546B4 - Plunger for an air spring - Google Patents
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Abstract
Tauchkolben für eine Luftfeder, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, der als topfförmiger Hohlkörper (10) ausgebildet ist, wobei der Hohlkörper (10) am Tauchkolbenrand (12) luftdicht verschlossen und der Tauchkolbenboden (14) mit einem mit Druckluft beaufschlagbaren Luftfederbalg (16), der an der Außenseite des Tauchkolbenmantels (18) bei Federbewegungen abrollt, Luft leitend verbindbar ist,
wobei der Tauchkolben zumindest teilweise aus Kunststoff besteht und innerhalb des Hohlkörpers (10) Versteifungsstrukturen (22, 44, 48) angeordnet sind, deren ausgebildete Hohlräume Luft leitend mit dem Luftfederbalg (16) verbindbar sind,
wobei die Versteifungsstrukturen einen vom Tauchkolbenboden (14) in den Hohlkörper (10) vorstehenden Versteifungszylinder (22) aufweisen, der einen zylindrischen Innenraum (24) umschließt, wobei zwischen der Außenseite des Versteifungszylinders (22) und der Innenseite des Tauchkolbenmantels (18) ein ringförmiger Außenraum (26) definiert ist, und wobei im Versteifungszylinder (22) mindestens eine Durchgangsöffnung (28, 29) angebracht ist, welche den Innenraum (24) mit dem Außenraum (26) Luft leitend verbindet.Plunger for an air spring, in particular a motor vehicle, which is designed as a cup-shaped hollow body (10), wherein the hollow body (10) at the plunger edge (12) hermetically sealed and the plunger bottom (14) with a pressurizable air pressure air spring bellows (16), the the outer side of the plunger jacket (18) unrolls during spring movements, air is conductively connected,
wherein the plunger is at least partially made of plastic and within the hollow body (10) stiffening structures (22, 44, 48) are arranged, the cavities formed air conductive to the air spring bellows (16) are connectable,
wherein the stiffening structures comprise a stiffening cylinder (22) projecting from the plunger bottom (14) into the hollow body (10) and enclosing a cylindrical interior space (24), an annular space between the outside of the stiffening cylinder (22) and the inside of the plunger sheath (18) Outside space (26) is defined, and wherein in the stiffening cylinder (22) at least one passage opening (28, 29) is mounted, which connects the inner space (24) with the outer space (26) conducting air.
Description
Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für eine Luftfeder, wie sie beispielsweise bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Der Tauchkolben ist als topfförmiger Hohlkörper ausgebildet, wobei der Hohlkörper am Tauchkolbenrand luftdicht verschlossen und der Tauchkolbenboden mit einem mit Druckluft beaufschlagbaren Luftfederbalg, der an der Außenseite des Tauchkolbenmantels bei Federbewegungen abrollt, Luft leitend verbunden werden kann.The The invention relates to a plunger for an air spring, as for example used in motor vehicles. The plunger is designed as a cup-shaped hollow body, wherein the hollow body hermetically sealed at the plunger edge and the plunger bottom with an air bellows which can be acted upon with compressed air and which is connected to the Outside of the Submerged piston jacket rolls during spring movements, air conductively connected can be.
Derartige Luftfedern kommen insbesondere bei Nutzfahrzeugen, in zunehmendem Maße auch bei Personenwagen, aber auch bei Maschinen zum Einsatz, bei denen zwei zueinander bewegliche Bauteile gegeneinander abgefedert werden müssen. Durch den in den Luftfederbälgen veränderbaren Luftdruck lässt sich die Federwirkung beeinflussen.such Air springs come especially in commercial vehicles, in increasing Dimensions also Passenger cars, but also used in machines where two mutually movable components must be cushioned against each other. By in the bellows changeable air pressure let yourself affect the spring action.
Aus dem Stand der Technik sind beispielsweise Luftfedern für Lastkraftwagen bekannt, die zwischen dem abzufedernden Fahrzeugrahmen und dem federnden Achsträger wirksam sind. Diese Luftfedern weisen einen mit Druckluft beaufschlagbarenOut The prior art, for example, air springs for trucks known between the sprung vehicle frame and the resilient axle are effective. These air springs have a pressurizable air
Luftfederbalg
auf, der mit dem abzufedernden Bauteil verbunden ist. Der als topfförmiger Hohlkörper ausgebildete
Tauchkolben ist mit dem Luftfederbalg Luft leitend verbunden, so
dass das gesamte für
die Luftfederung zur Verfügung
stehende Volu men durch das Gesamtvolumen des Luftfederbalgs und
des Tauchkolbens gebildet ist. Der Tauchkolben ist mit seinem nach
unten weisenden Tauchkolbenende, welches durch den Rand des topfförmigen Hohlkörpers gebildet
ist, mit dem federnden Achsträger
verbunden. Der nach oben weisende Tauchkolbenboden ist mit dem Luftfederbalg
verbunden, der bei Federbewegungen an der Außenseite des Tauchkolbenmantels
abrollt, wobei die Federwirkung durch die mit Luft gefüllte Anordnung
aus Luftfederbalg und Tauchkolben bewirkt wird. Je größer dabei
das Gesamtvolumen ist, desto besser ist die Luftfederwirkung. Eine
derartige Luftfederanordnung ist beispielsweise aus der
Der als Hohlkörper ausgebildete Tauchkolben ist herkömmlicher Weise aus Stahlblech als Tiefziehteil ausgebildet, so dass die bekannten Tauchkolben ein relativ hohes Gewicht aufweisen, wobei auch die Material- und Herstellungskosten nicht unerheblich sind. Aufgrund der Konstruktion aus dem Werkstoff Stahlblech weist der bekannte Tauchkolben eine ausreichende Formstabilität auf.Of the as a hollow body Trained plunger is conventionally made of sheet steel formed as a deep-drawn part, so that the known plunger have a relatively high weight, wherein the material and Production costs are not negligible. Due to the construction made of sheet steel, the known plunger has a sufficient dimensional stability on.
Bekannt
ist auch die Verwendung von aus Kunststoff bestehenden Tauchkolben,
wie die
Aus
der
Ausgehend von den bekannten Luftfedern, stellt sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, einen Tauchkolben für eine Luftfeder anzugeben, der ein gegenüber herkömmlichen Tauchkolben reduziertes Gewicht aufweist, auf einfache Weise und kostengünstig herzustellen ist und eine mit der herkömmlichen Bauform vergleichbare Formstabilität aufweist.outgoing from the known air springs, the invention is based lying task to provide a plunger for an air spring, the one opposite usual Plunger reduced weight, in a simple manner and inexpensive to manufacture is and one with the conventional one Design has comparable dimensional stability.
Diese Aufgabe der Erfindung wird durch einen Tauchkolben gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.These The object of the invention is achieved by a plunger according to the features of Claim 1 solved. Advantageous developments are each described in the subclaims.
Demgemäß besteht der Tauchkolben zumindest teilweise aus Kunststoff. Dieser Werkstoff ist wesentliche leichter als das herkömmlicher Weise verwendete Stahlblech und lässt sich beispielsweise in Spritzgusstechnik besonders einfach handhaben. Es ist somit eine kostengünstige Herstellung des Tauchkolbens möglich.Accordingly, there is the plunger at least partially made of plastic. This material is significantly lighter than the conventionally used steel sheet and lets For example, handle particularly easy in injection molding. It is thus a low cost Production of the plunger possible.
Um eine ausreichende Formstabilität zu erreichen, sind innerhalb des Hohlkörpers Versteifungsstrukturen angeordnet. Diese Versteifungsstrukturen können auch Hohlräume ausbilden. Damit jedoch das für die Luftfederung zur Verfügung stehende Luftvolumen durch diese Hohlraumbildung nicht eingeschränkt wird, lassen sich diese Hohlräume Luft leitend mit dem Luftfederbalg verbinden, so dass auch innerhalb des Hohlkörpers durch die Versteifungsstrukturen gebildete Hohlräume zum gesamten Luftvolumen beitragen. Die Versteifungsstrukturen weisen einen sich vom Tauchkolbenboden in den Hohlkörper vorstehenden Versteifungszylinder auf. Ein derartiger Versteifungszylinder trägt insbesondere in Richtung der Zylinder-Längserstreckung zur Formstabilität des Tauchkolbens bei. Der Versteifungszylinder umschließt dabei einen zylindrischen Innenraum, wobei zwischen der Außenseite des Versteifungszylinders und der Innenseite des Tauchkolbenmantels ein ringförmiger Außenraum definiert ist. Damit das Volumen sowohl des Innenraums als auch des Außenraums für das gesamte Luftfedervolumen zur Verfügung steht, ist im Versteifungszylinder mindestens eine Durchgangsöffnung angebracht, welche den Innenraum mit dem Außenraum Luft leitend verbindet.Around a sufficient dimensional stability to reach within the hollow body stiffening structures arranged. These stiffening structures can also form cavities. But that's for the air suspension available standing air volume is not restricted by this formation of cavities, let these cavities Air conductive connect with the air bag, so that even inside of the hollow body cavities formed by the stiffening structures to the total volume of air contribute. The stiffening structures have a from the plunger bottom in the hollow body on the above stiffening cylinder. Such a stiffening cylinder contributes in particular in the direction of the cylinder longitudinal extent to dimensional stability the plunger at. The stiffening cylinder encloses a cylindrical interior, being between the outside the stiffening cylinder and the inside of the plunger skirt a ring-shaped outer space is defined. So that the volume of both the interior and the outer space for the entire air spring volume is available, is in the stiffening cylinder at least one passage opening attached, which connects the interior with the outside air conducting.
Damit der Luftfederbalg sich einfach direkt mit dem Tauchkolben Luft leitend verbinden lässt, kann der Tauchkolbenboden eine zentrale Anschlussöffnung aufweisen. An dieser Anschlussöffnung kann der Luftfederbalg direkt angeschlossen werden.So that the air spring bellows can be easily connected directly to the plunger air conducting, the plunger bottom can have a central connection opening. At this connection opening The air bag can be connected directly.
Eine besonders gute Formstabilität lässt sich dadurch erreichen, dass die Versteifungsstrukturen radialsymmetrisch zur Mittelachse des Hohlkörpers angeordnet sind.A particularly good dimensional stability can be characterized achieve that the stiffening structures are radially symmetric to Center axis of the hollow body arranged are.
Dabei können die Versteifungsstrukturen eine Mehrzahl sich von der Mittelachse radial erstreckender und in Umfangsrichtung des Hohlkörpers voneinander beabstandeter, plattenförmiger Versteifungselemente aufweisen. Diese Art der Versteifungsstrukturen lässt sich in Kunststoff auf einfache Weise herstellen.there can the stiffening structures are a plurality of the central axis radially extending and in the circumferential direction of the hollow body from each other spaced, plate-shaped Have stiffening elements. This type of stiffening structures let yourself in plastic easily.
Besonders effektiv kann der Luftaustausch zwischen dem Innenraum und dem Außenraum dadurch gestaltet werden, das im Versteifungszylinder eine Mehrzahl zueinander in Umfangsrichtung beabstandeter Durchgangsöffnungen angebracht sind.Especially effectively, the air exchange between the interior and the outside space be designed by that in the stiffening cylinder a plurality mutually circumferentially spaced passage openings are attached.
Gemäß einer ebenfalls bevorzugten Ausführungsform kann der Durchmesser des Versteifungszylinders am Tauchkolbenboden größer als der Durchmesser des Versteifungszylinders am dem Tauchkolbenboden abgewandten Ende sein. Indem somit der Durchmesser des Versteifungszylinders von einem Ende des Versteifungszylinders zum anderen Ende abnimmt und sich eine konisch zulaufende Form des Zylinder-Längsschnitts ergibt, können besonders einfache Werkzeuge für den Kunststoff-Spritzguss verwendet werden. Zudem fördert diese Formgebung auch die Formstabilität des Tauchkolbens in Richtung der Längserstreckung des Versteifungszylinders.According to one also preferred embodiment can the diameter of the stiffening cylinder at the plunger bottom greater than the diameter of the stiffening cylinder at the plunger bottom be remote end. Thus, by the diameter of the stiffening cylinder of one end of the stiffening cylinder decreases to the other end and a conically tapering shape of the cylinder longitudinal section results, can be particularly simple tools for the plastic injection be used. In addition, this promotes Shaping also the dimensional stability of the plunger in the direction of the longitudinal extension of the stiffening cylinder.
Eine insbesondere fertigungstechnisch einfache Anordnung wird dadurch geschaffen, dass der Versteifungszylinder einseitig an der zentralen Anschlussöffnung im Tauchkolbenboden anschließen kann. Zudem wird der Anschlussbereich zwischen dem Luftfederbalg und dem Tauchkolben durch diese Anordnung in Richtung der Längserstreckung des Versteifungszylinders besonders wirkungsvoll gegen Verformungen abgestützt.A in particular production technology simple arrangement is characterized created that the stiffening cylinder on one side at the central port opening in the plunger bottom can connect. In addition, the connection area between the bellows and the Plunger by this arrangement in the direction of the longitudinal extent of the stiffening cylinder particularly effective against deformation supported.
Der vom Versteifungszylinder umschlossene zylindrische Innenraum kann am dem Tauchkolbenboden abgewandten Ende durch einen kreisrunden Deckel luftdicht verschlossen sein, um das Volumen im Innenraum zu begrenzen und einseitig luftdicht abzudichten. Insbesondere dann, wenn der kreisrunde Deckel aus Kunststoff besteht und einstückig mit dem Versteifungszylinder ausgebildet ist, lässt sich eine derartige Anordnung auch herstellungstechnisch einfach umsetzen, wobei einfache Spritzgusswerkzeuge zum Einsatz kommen können.Of the enclosed by the stiffening cylinder cylindrical interior can on the plunger bottom remote from the end by a circular cover be hermetically sealed to limit the volume in the interior and one-sided hermetically seal. Especially if the circular plastic lid is made and integral with the Stiffening cylinder is formed, can be such an arrangement also easy to implement manufacturing technology, with simple injection molding tools can be used.
Zusätzlich kann der zwischen der Außenseite des Versteifungszylinders und der Innenseite des Tauchkolbenmantels definierte ringförmige Außenraum am dem Tauchkolbenboden abgewandten Ende durch einen ringförmigen Deckel luftdicht verschlossen werden. Dabei kann der ringförmige Deckel an seinem inneren Umfang mit dem Versteifungszylinder und an seinem äußeren Umfang mit dem Tauchkolbenrand dichtend verbunden werden.In addition, can the between the outside the stiffening cylinder and the inside of the plunger skirt defined annular outer space on the plunger bottom remote from the end by an annular cover be sealed airtight. In this case, the annular cover at its inner periphery with the stiffening cylinder and at its outer periphery be sealingly connected to the plunger edge.
Mit der Anordnung des mittig angeordneten kreisrunden Deckels zur Abdichtung des Innenraums und dem ringförmigen Deckel zur Abdichtung des Außenraums wird das Gesamtvolumen des Tauchkolbens festgelegt und dieser nach außen luftdicht abgedichtet. Bei der Herstellung kann im Spritzgussverfahren, der Außenraum ohne ringförmigen Deckel auf einfache Weise mit einfachen Werkzeigen ausgebildet werden. Nach der Ausbildung des Außenraums kann der ringförmige Deckel auf einfache Weise aufgesetzt werden.With the arrangement of the centrally arranged circular cover for sealing of the interior and the annular Cover for sealing the exterior the total volume of the plunger is set and this after Outside sealed airtight. In the production, injection molding, the outdoor space without ring-shaped Cover can be easily formed with simple Werkzeigen. After the training of the outside space can the annular Cover can be easily put on.
Der ringförmige Deckel kann dabei aus einem Kunststoff, einem Metall oder einem zumindest teilweise mit Kunststoff ummantelten Metall gebildet sein. Die letztgenannten Ausgestaltungen des ringförmigen Deckels bieten eine besonders gute Verwindungssteifigkeit und tragen effektiv auch zur Formstabilität des Tauchkolbens bei. Auf einfache Weise kann der ringförmige Deckel mit dem Versteifungszylinder und dem Tauchkolbenrand verschweißt, verklebt oder dergleichen luftdicht verbunden werden.Of the annular Lid can be made of a plastic, a metal or a be formed at least partially coated with plastic metal. The latter embodiments of the annular cover provide a particularly good torsional rigidity and also contribute to the dimensional stability of the plunger at. In a simple way, the annular cover with the stiffening cylinder and the plunger edge welded, glued or the like be connected airtight.
Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können die Versteifungsstrukturen als verbesserten Verformungsschutz eine Mehrzahl plattenförmiger Versteifungsstege aufweisen, die sich in dem ringförmigen Außenraum radial zur Mittelachse erstrecken und in Umfangsrichtung des Versteifungszylinders zueinander beabstandet angeordnet sind. Damit wird der Außenraum zusätzlich versteift.According to one more another preferred embodiment can the stiffening structures as improved deformation protection a Plural plate-shaped Have stiffening webs extending in the annular outer space extend radially to the central axis and in the circumferential direction of the stiffening cylinder are arranged spaced from each other. This will be the outdoor space additionally stiffened.
Besonders effektiv und herstellungstechnisch einfach herzustellen ist eine Versteifungsstruktur, bei der die plattenförmigen Versteifungsstege die Querschnittsfläche des ringförmigen Außenraumes abdecken können. Dabei werden im Außenraum einander angrenzende Hohlräume ausgebildet, welche durch die Durchgangsöffnungen mit dem Innenraum Luft leitend verbunden sind.Especially Effective and easy to manufacture is one thing Stiffening structure, in which the plate-shaped stiffening webs, the cross-sectional area of the annular Cover outdoor space can. This will be in the outdoor area adjacent cavities formed, which through the through holes with the interior air are conductively connected.
Damit jeder der durch die Versteifungsstege im Außenraum definierten Hohlräume zum gesamten Luftfederungsvolumen beitragen kann, können die Durchgangsöffnungen im Versteifungszylinder im Zwischenraum zwischen zwei voneinander beabstandeten plattenförmigen Versteifungsstreben angeordnet sein.In order to each of the cavities defined by the stiffening webs in the outer space for can contribute to overall air suspension volume, the through holes in the stiffening cylinder in the space between two of each other spaced plate-shaped Be arranged stiffening struts.
Im Spritzgussverfahren lassen sich die Durchgangsöffnungen leicht als sich parallel zur Zylinderachse erstreckende, schlitzförmige Öffnungen ausbilden. Insbesondere dann, wenn der Durchmesser des Versteifungszylinders von einem Ende des Versteifungszylinders zum anderen Ende abnimmt und sich eine konisch zulaufende Form des Zylinder-Längsschnitts ergibt, können durch Wahl eines geeigneten Werkzeugs die Längsschlitze in einem Spritzgussschritt mit dem Versteifungszylinder ausgebildet werden.Injection molding can be the Through openings easily as forming parallel to the cylinder axis, slot-shaped openings. In particular, when the diameter of the stiffening cylinder decreases from one end of the stiffening cylinder to the other end and results in a tapered shape of the cylinder longitudinal section, the longitudinal slots can be formed in an injection molding step with the stiffening cylinder by choosing a suitable tool.
Bei einer alternativen Ausführungsform können sich die schlitzförmigen Öffnungen vom Tauchkolbenboden bis zum Deckel erstrecken, so dass eine Anordnung aus einzelnen, voneinander beabstandeten Versteifungsstreben, die sich im gleichen radialen Abstand von der Mittelachse und parallel dazu erstrecken, geschaffen ist.at an alternative embodiment can the slit-shaped openings extend from the plunger bottom to the lid, so that an arrangement from individual, spaced apart stiffening struts, the at the same radial distance from the central axis and parallel to it extend, is created.
Anstelle der schlitzförmigen Durchgangsöffnungen oder zusätzlich zu diesen können die Durchgangsöffnungen auch als kreisrunde Öffnungen ausgebildet sein. Dabei ist bei der Herstellung in Spritzgusstechnik ein spezielles Werkzeug zur Ausbildung der kreisrunden Öffnungen zu verwenden.Instead of the slit-shaped Through openings or additionally to these can the passageways also as circular openings be educated. It is in the production in injection molding a special tool for forming the circular openings to use.
Zur weiteren Versteifung kann an dem den Versteifungszylinder einseitig verschließenden kreisrunden Deckel ein sich nach innen erstreckender zentraler Zapfen angeformt sein. Dieser Zapfen kann gleichzeitig auch als Schraubdom zur Schaffung einer Schraubverbindung zu einem gefederten Bauteil dienen.to further stiffening can on the one side of the stiffening cylinder occlusive circular lid an inwardly extending central pin be formed. This pin can also be used as a screw dome to provide a screw connection to a spring-loaded component.
Um den Innenraum besonders gut gegen Verformungen in Längserstreckungsrichtung des Versteifungszylinders zu schützen und die umlaufende Wand des Versteifungszylinders abzustützen, können die Versteifungsstrukturen eine Mehrzahl plattenförmiger Stützstreben aufweisen, die sich vom zentralen Zapfen in Umfangsrichtung des Zapfens radial und voneinander beabstandet bis zur Innenseite des Versteifungszylinders erstrecken.Around the interior particularly well against deformation in the longitudinal direction to protect the stiffening cylinder and to support the peripheral wall of the stiffening cylinder, the Stiffening structures have a plurality of plate-shaped support struts, which from the central pin in the circumferential direction of the pin radially and from each other spaced to extend to the inside of the stiffening cylinder.
Um eine ungestörte Luftleitung zum Außenbereich zu erreichen, können die Durchgangsöffnungen im Versteifungszylinder im Zwischenraum zwischen zwei voneinander beabstandeten plattenförmigen Stützstreben angeordnet sein.Around an undisturbed Air line to the outside area to reach the passageways in the stiffening cylinder in the space between two of each other spaced plate-shaped support struts be arranged.
Eine besonders effektive Abstützung des Versteifungszylinders im Innenraum kann dadurch erreicht werden, dass die Höhe der plattenförmigen Stützstreben am zentralen Zapfen kleiner als die Höhe der plattenförmigen Stützstreben an der Innenseite des Versteifungszylinders ist.A particularly effective support the stiffening cylinder in the interior can be achieved by that the height the plate-shaped support struts at the central pin smaller than the height of the plate-shaped support struts on the inside of the stiffening cylinder.
Besonders kostengünstig lässt sich der erfindungsgemäße Tauchkolben dadurch herstellen, dass zumindest der Tauchkolbenmantel, der Tauchkolbenboden und die Versteifungsstrukturen einstückig aus Kunststoff insbesondere im Spritzgussverfahren hergestellt sind. Der gesamte Tauchkolben lässt sich dadurch einstückig in einem Spritzgussschritt herstellen.Especially economical let yourself the plunger of the invention in that at least the plunger jacket, the plunger bottom and the stiffening structures in one piece of plastic in particular are produced by injection molding. The entire plunger let yourself in one piece in an injection molding step.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.following the invention is based on preferred embodiments with reference to the attached Drawings closer explained.
Es zeigen:It demonstrate:
Der
Tauchkolben ist aus Kunststoff einstückig im Spritzgussverfahren
hergestellt. Innerhalb des Hohlkörpers
An
der zentralen Anschlussöffnung
Die
Versteifungsstrukturen weisen einen sich vom Tauchkolbenboden
Der
Durchmesser D des Versteifungszylinders
Der
vom Versteifungszylinder
Der
zwischen der Außenseite
des Versteifungszylinders
Eine
Mehrzahl plattenförmiger
Versteifungsstege
An
dem den Versteifungszylinder
Die
Höhe h
der plattenförmigen
Stützstreben
In
den
Gemäß der
Claims (23)
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