DE102007052739A1 - Pneumatic spring for use in e.g. truck, has rotary elastic element provided in transmission chain such that relative rotation takes place between cover and piston, where element rotates about longitudinal axis of pneumatic spring - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einer von einem Luftfederbalg aus elastomerem Material mindestens teilweise umschlossenen Arbeitskammer, wobei der Luftfederbalg unter Bildung einer Rollfalte an seinem einen Ende mit einem Luftfederkolben und an seinem anderen Ende mit einem Luftfederdeckel fest verbunden ist, wobei der Luftfederbalg auf der Außenseite des Luftfederkolbens abrollen kann und wobei die Luftfeder eine koaxial innen angeordnete Zusatzfeder aufweist, die am Luftfederkolben oder am Luftfederdeckel befestigt ist und ab einer bestimmten Einfederung sich an das jeweils andere der Bauteile Luftfederkolben oder Luftfederdeckel anlegt, wobei das elastomere Material des Luftfederbalgs mit mehreren sich kreuzenden Lagen von Festigkeitsträgern versehen ist.The The invention relates to an air spring with one of an air spring bellows elastomeric material at least partially enclosed working chamber, wherein the air bag to form a rolled fold at his one end with an air spring piston and at the other end is firmly connected to an air spring cover, wherein the air bag on the outside of the air spring piston can roll and where the air spring has a coaxially inner auxiliary spring, which is attached to the air spring piston or the air spring cover and from a certain deflection to the other of the components Air spring piston or air spring cover applies, wherein the elastomeric Material of Luftfederbalgs with several intersecting layers of reinforcements is provided.
Luftfedern, die zwischen Fahrwerk und Karosserie eingespannt sind und die einen Luftfederbalg aufweisen, der wiederum zwischen einem üblicherweise karosserieseitigen Luftfederdeckel und einem fahrwerkseitigen Abrollkolben befestigt sind, kennt der Fachmann in einer Vielzahl von Ausführungen. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck. Der Luftfederbalg rollt unter Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenkontur eines konzentrischen Bauteiles ab, üblicherweise auf dem Luftfederkolben/Abrollkolben. Eine derartige Luftfeder wird häufig in Straßen- oder Schienenfahrzeugen eingesetzt, um eine komfortable Federung zu erreichen.Air springs, which are clamped between chassis and body and the one Have air bellows, which in turn between a usually Body-side air spring cover and a chassis-side rolling piston are fixed, knows the expert in a variety of designs. The air spring is in operation under an internal overpressure. The air spring bellows rolls under load and under spring movements Forming a rolled fold on the outer contour of a concentric From components, usually on the air spring piston / rolling piston. Such air spring is often used in road or Rail vehicles used to achieve a comfortable suspension.
Dabei existieren sowohl Luftfedern, bei denen der Luftfederbalg nur einseitig eine Rollfalte bildet, nämlich in der Regel auf dem Abrollkolben, als auch Luftfedern, bei denen der Rollbalg unter Bildung einer beidseitigen (Roll-)Falte zwischen Luftfederdeckel und Abrollkolben eingespannt ist. Luftfedern mit einseitiger Rollfalte sind oft in Pkw zu finden, während die oft größeren und tragfähigeren Luftfedern mit beidseitiger Rollfalte eher in LKW und Schienenfahrzeuge eingebaut werden.there exist both air springs, in which the air bag only on one side forms a rolled fold, namely usually on the rolling piston, as well as air springs, where the rolling bellows to form a two-sided (rolling) fold between air spring cover and rolling piston is clamped. Air springs with unilateral roll folds are often in Passenger cars, while often larger and more sustainable air springs with double folds on both sides rather be installed in trucks and rail vehicles.
Die Luftfederbälge sind dabei in der Regel mit Festigkeitsträgern verstärkt. Eine besondere Art der Anordnung solcher Festigkeitsträger besteht darin, dass das elastomere Material des Luftfederbalgs über seine Wanddicke mehrere Lagen von Festigkeitsträgern, d. h. Fäden, Fasern oder Corde unterschiedlicher Materialen aufweist, die in einem Winkel zur Längsachse des Balges geneigt sind. Die Festigkeitsträger benachbarter Lagen sind in einem Gegenwinkel so angeordnet, dass sie sich kreuzen (Kreuzlagenbälge).The Air bellows are usually with reinforcements strengthened. A special type of arrangement of such strength is that the elastomeric material of Luftfederbalgs over its wall thickness several layers of reinforcements, d. H. Threads, fibers or cords of different materials which is at an angle to the longitudinal axis of the bellows are inclined. The reinforcements of adjacent layers are arranged in an opposite angle so that they intersect (Kreuzlagenbälge).
Luftfederbälge, insbesondere wenn sie etwa Aramid als Festigkeitsträgermaterial besitzen reagieren empfindlich auf eine durch Verdrehung des Deckels gegenüber dem Kolben hervorgerufene Torsionsbeanspruchung, da einzelne Aramidfäden durch die Einleitung einer Torsionsbeanspruchung entlastet oder gar auf Druck beansprucht werden können. Diese Beanspruchung kann durch die Achskinematik induziert werden oder durch den Balgaufbau an sich entstehen.air suspension bellows, in particular when using aramid as a reinforcing material own react sensitive to one by twisting the lid Torsional stress caused to the piston, since individual aramid threads by the initiation of a torsional stress be relieved or even stressed on pressure. This stress can be induced by the axis kinematics or by the bellows structure itself.
Im
Stand der Technik sind bereits Lösungen bekannt, durch
die eine solche Torsionsbeanspruchung verhindert werden kann. So
offenbart die
Bei kleinen Federwegen, also etwa bei einer nur vom Luftfederbalg getragenen Einfederung, ist zudem eine auf den Balg wirkende Torsionsspannung auch noch relativ unkritisch und beeinflusst die Lebensdauer wenig. Dies ändert sich jedoch dann, wenn in ungünstiger Situation die Verdrehbarkeit der beiden Bauteile gegeneinander blockiert ist. Dieser Fall tritt insbesondere dann auf, wenn durch die Zusatzfeder eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Luftfederdeckel und Luftfederkolben entsteht, wenn also eine Kraftübertragungskette bei Anlage der Bauteile Luftfederdeckel, Luftfederkolben und Zusatzfeder entsteht.at small suspension travel, so for example in a worn only from the air bag Spring deflection is also a torsional stress acting on the bellows also relatively uncritical and affects the life of little. This changes however, if in unfavorable Situation the rotatability of the two components blocked against each other is. This case occurs in particular when, by the additional spring a non-positive connection between the air spring cover and air spring piston arises, so if a power transmission chain when installing the components air spring cover, air spring piston and auxiliary spring arises.
Nun ist aus Versuchen und Simulationen bekannt, dass gerade in Kreuzlagenbälgen aufgrund des Abstandes der beiden Festigkeisträgerlagen zueinander innerhalb der Balgwand und dem üblicherweise in beiden Lagen gleich großen, aber entgegengesetzt geneigten Winkel (Konfektionswinkel) eine Drehung des Kolbens gegenüber dem Luftfederdeckel auch ohne äussere Kraft- oder Momenteneinleitung lediglich durch die axialer Einfederung entsteht. Unter Umständen kann durch ungünstige Fertigungstoleranzen der Effekt dieser so genannten selbstinduzierten Torsion sogar erheblich sein.Now is known from experiments and simulations that just in Kreuzlagenbälgen due to the distance between the two Festigkeisträgerlagen to each other within the bellows wall and usually in both positions the same size but opposite inclined Angle (Konfektionswinkel) a rotation of the piston opposite the air spring cover without external force or torque introduction only created by the axial deflection. In certain circumstances can by unfavorable manufacturing tolerances of the effect of this so-called self-induced torsion even be substantial.
Wenn nun in der oben genannten ungünstigen Situation, bei der durch die Zusatzfeder eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Luftfederdeckel und Luftfederkolben entsteht, eine weitere Einfederung (großer Federweg) und damit eine verstärkte selbstinduzierte Torsion erfolgt, muss die gesamte entstehende Torsionspannung in dem Material des Luftfederbalges aufgefangen werden, da aufgrund der kraftschlüssigen Verbindung über die Zusatzfeder eine Drehung und damit ein Ausgleichen der Torsion zwischen Luftfederkolben und Luftfederdeckel gesperrt ist.If now in the above unfavorable situation where by the additional spring a frictional connection between Air spring cover and air spring piston is created, another deflection (long travel) and thus an increased self-induced Torsion occurs, the entire torsion stress must be in the material of Luftfederbalges be caught because of the non-positive connection via the additional spring a rotation and thus a compensation of the torsion between air spring piston and air spring cover is locked.
Tritt dieser Zustand häufig ein, kann die Lebensdauer des Luftfederbalges ernsthaft in Mitleidenschaft gezogen werden.kick This condition can often, the life of the air spring bellows be seriously affected.
Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, eine Luftfeder bereitzustellen bei der die auf einen Luftfederbalg, insbesondere einen Kreuzlagenbalg einwirkenden Torsionsbeanspruchungen minimiert werden, auch und gerade wenn die Einfederung groß wird und die Zusatzfeder in Eingriff kommt. Zudem soll die Luftfeder konstruktiv möglichst einfach aufgebaut sein.For The invention therefore had the task of providing an air spring in the case of an air spring bellows, in particular a Kreuzlagenbalg be minimized acting torsional stresses, also and especially when the deflection is great and the additional spring engages. In addition, the air spring should be as constructive as possible be simple.
Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Unteransprüchen offenbart.Solved The object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are in the dependent subclaims disclosed.
Dabei ist in der bei Anlage der Bauteile Luftfederdeckel, Luftfederkolben und Zusatzfeder entstehenden Kraftübertragungskette ein um die Längsachse der Luftfeder drehelastisches Element vorgesehen, so dass eine relative Drehung zwischen Luftfederdeckel und Luftfederkolben erfolgen kann.there is in the case of installation of components air spring cover, air spring piston and additional spring resulting power transmission chain about the longitudinal axis of the air spring torsionally elastic element provided so that a relative rotation between the air spring cover and air spring piston can be made.
Durch den Einsatz eines drehelastischen Elementes als Torsionslager im Kraftfluss der Zusatzfeder wird der negative Einfluss der selbstinduzierten Verdrehung aufgehoben und gleichzeitig können die Toleranzen der in der Balgproduktion in Bezug auf die Symmetrie der Fadenwinkel in den beiden Lagen reduziert werden.By the use of a torsionally flexible element as a torsion bearing in Force flow of the auxiliary spring is the negative influence of self-induced rotation canceled and at the same time the tolerances of the bellows production in relation to the symmetry of the thread angle in be reduced to the two layers.
Eine vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Zusatzfeder am Luftfederdeckel angeordnet ist und sich axial und in Richtung auf den Luftfederkolben in die Arbeitskammer erstreckt, wobei sich das drehelastische Element zwischen Luftfederdeckel und Zusatzfeder befindet.A advantageous embodiment is that the additional spring on the air spring cover is arranged and axially and in the direction of the air spring piston extends into the working chamber, wherein the torsionally elastic element located between the air spring cover and auxiliary spring.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Zusatzfeder am Luftfederdeckel angeordnet ist und sich axial und in Richtung auf den Luftfederkolben in die Arbeitskammer erstreckt, wobei sich das drehelastische Element an dem dem Luftfederkolben benachbarten Ende der Zusatzfeder befindet.A Another advantageous embodiment is that the additional spring is arranged on the air spring cover and axially and in the direction extending to the air spring piston in the working chamber, wherein the torsionally elastic element adjacent to the air spring piston End of the additional spring is located.
Beide Ausbildungen können somit konstruktiv so ausgelegt werden, dass sie bestmöglich in der Gesamtkonstruktion oder im Herstellungsprozess integriert sind. Durch Einbau eines torsionsweichen Elementes auf einer der beiden Seiten der Zusatzfeder kann in der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Luftfederdeckel und Luftfederkolben der gewünschte Drehfreiheitsgrad eingestellt werden. Dieser Drehfreiheitsgrad kann beispielsweise durch ein torsionsweiches Gummielement oder durch jegliche Art von Axiallagern erzeugt werden. Das Lagerelement kann entweder an der Kolbenseite oder an der Deckelseite angebracht werde.Both Training can thus be designed constructively so that in the best possible way in the overall construction or in the Integrated manufacturing process. By installing a torsionally soft element on one of the two sides of the auxiliary spring can in the non-positive Connection between air spring cover and air spring piston of the desired Rotational degree of freedom can be adjusted. This rotational degree of freedom can for example, by a soft rubber element or by any kind of thrust bearings are generated. The bearing element can be mounted either on the piston side or on the cover side.
Somit bestehen weitere vorteilhafte Ausbildungen darin, dass das drehelastische Element als drehweiches Gummilager oder als Axiallager/einfaches Kugellager ausgebildet ist.Consequently There are further advantageous embodiments in that the torsionally elastic Element as a torsionally soft rubber bearing or as a thrust bearing / simple Ball bearing is formed.
Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen:Based An embodiment of the invention is intended to be closer be explained. Show it:
Die
Der
Luftfederbalg
Die
Luftfeder
In
der hier gezeigten Ausführung ist die Zusatzfeder
Die
in der
- 11
- Luftfederair spring
- 22
- LuftfederdeckelAir spring cover
- 33
- LuftfederkolbenAir spring piston
- 44
- Luftfederbalgsuspension bellows
- 55
- Spannringclamping ring
- 66
- Spannringclamping ring
- 77
- Arbeitskammerworking chamber
- 88th
- Rollfalterolling fold
- 99
- Zusatzfederadditional spring
- 1010
- Langsachselongitudinal axis
- 1111
- Drehelastisches ElementElastic rotation element
- 1212
- Drehelastisches ElementElastic rotation element
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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8127 | New person/name/address of the applicant |
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