DE102011086415B4 - Elastically mounted air spring roll-off piston - Google Patents
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Abstract
Luftfederbein (100) für ein Fahrzeug, umfassend- einen Luftfederabrollkolben (107),- ein Stoßdämpferrohr (104),- einen Rollbalg (110),- ein elastisches Lager (108) aus einem Elastomer,- einen Adapter (106), welcher mit dem Stoßdämpferrohr (104) fest verbunden ist, wobei das elastische Lager (108) aus dem Elastomer zwischen dem radseitigen Ende des Luftfederabrollkolbens (107) und dem radseitigen Ende des Adapters (106) angeordnet ist, so dass der Luftfederabrollkolben (107) in seinen parallel zur Achse des Stoßdämpferrohrs (104) gerichteten Relativbewegungen zum Stoßdämpferrohr (104) und/oder zur Längsachse des Rollbalgs (110) radial geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Lager (108) aus dem Elastomer eine Segmentierung aufweist mit Aussparungen (203) in Richtung der Vorzugsachse der Bewegung des Luftfederabrollkolbens (107).Air spring strut (100) for a vehicle, comprising - an air spring rolling piston (107), - a shock absorber tube (104), - a rolling bellows (110), - an elastic bearing (108) made of an elastomer, - an adapter (106), which with is firmly connected to the shock absorber tube (104), with the elastic bearing (108) made of the elastomer being arranged between the wheel-side end of the air spring roll-off piston (107) and the wheel-side end of the adapter (106), so that the air spring roll-off piston (107) in its parallel to the axis of the shock absorber tube (104) relative movements to the shock absorber tube (104) and/or to the longitudinal axis of the rolling bellows (110) is guided radially, characterized in that the elastic bearing (108) made of the elastomer has a segmentation with recesses (203) in Direction of the preferred axis of movement of the air spring roll-off piston (107).
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfederbein für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und ein System aus einem Luftfederbein.The invention relates to an air suspension strut for a vehicle according to the preamble of claim 1 and a system comprising an air suspension strut.
Gemäß dem Stand der Technik sind Luftfederbeine empfindlich gegenüber Bewegungen oder Auslenkungen, die durch Querkräfte verursacht werden, d.h. durch Fahrwerkskräfte senkrecht zur Achse der Luftfederbeine. Insbesondere bei längeren Luftfederbeinen führen einwirkende Querkräfte zu einer sehr geringen, aber doch messbaren Knickbewegung, bei der Stoßdämpfer und Luftfederabrollkolben bzw. Rollbalg gegeneinander verschwenkt werden. Wird hier keine Vorsorge zur Kompensation solcher Knickbewegungen getroffen oder werden keine entsprechenden Führungen vorgesehen, so kann es durch solche Bewegungen und Kräfte innerhalb der Bauteile des Luftfederbeins zu erhöhten reibenden Kontakten und damit zu größerem Verschleiß kommen. Die Konstruktion der Luftfederbeine muss daher so ausgelegt werden, dass solche Bewegungen ausgeglichen werden können, ohne dass Querkräfte im Federbein Reibverschleiß an den Bauteilen des Federbeins erzeugen.According to the prior art, air suspension struts are sensitive to movements or deflections caused by transverse forces, i.e. by chassis forces perpendicular to the axis of the air suspension struts. Particularly in the case of longer air suspension struts, acting transverse forces lead to a very small but measurable buckling movement in which the shock absorber and air spring rolling piston or rolling bellows are pivoted against each other. If no provision is made here to compensate for such buckling movements or if no corresponding guides are provided, such movements and forces within the components of the air suspension strut can lead to increased frictional contacts and thus greater wear. The construction of the air suspension struts must therefore be designed in such a way that such movements can be compensated for without transverse forces in the suspension strut generating frictional wear on the components of the suspension strut.
Im Stand der Technik sind hierzu bereits Lösungen offenbart worden, beispielsweise durch die Druckschrift
Die Druckschrift
Die Druckschriften
Als zusätzlicher Effekt ergeben sich bei den gattungsgemäßen Luftfederbeinen im Stand der Technik je nach Abmessungen bzw. Massen des Systems gerade durch die Einwirkung von Querkräften Schwingungen und Eigenfrequenzen, die nicht nur akustisch als störend empfunden werden, sondern die sich auch auf den Fahrkomfort negativ auswirken können.As an additional effect, depending on the dimensions or masses of the system, vibrations and natural frequencies result from the action of transverse forces, which are not only perceived as acoustically disturbing, but which can also have a negative effect on driving comfort .
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Luftfederbein für ein Fahrzeug zu schaffen.In contrast, the invention is based on the object of creating an improved air suspension strut for a vehicle.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. The objects on which the invention is based are each achieved with the features of the independent patent claims.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the dependent claims.
Es wird ein Luftfederbein für ein Fahrzeug geschaffen, umfassend
- - einen Luftfederabrollkolben,
- - ein Stoßdämpferrohr,
- - einen Rollbalg,
- - ein elastisches Lager aus einem Elastomer,
- - einen Adapter, welcher mit dem Stoßdämpferrohr fest verbunden ist,
- - an air spring unwinding piston,
- - a shock absorber tube,
- - a rolling bellows,
- - an elastic bearing made of an elastomer,
- - an adapter, which is firmly connected to the shock absorber tube,
Das Luftfederbein hat den Vorteil, dass die Auf- und Abwärtsbewegung des Luftfederabrollkolbens relativ zum Stoßdämpferrohr in ihrer parallelen Führung verstärkt wird. Die feste Fixierung des Adapters an dem Stoßdämpferrohr, welche eine Relativbewegung zwischen dem Adapter und dem Stoßdämpferrohr ausschließt, bewirkt ebenfalls, dass der Luftfederabrollkolben, welcher sich bei seiner Auf- und Abwärtsbewegung ständig auf dem Abrollkolben abstützt, in einer stabilen Bewegungsachse parallel zum Stoßdämpferrohr geführt wird. In synergistischer Weise wird die Stabilität des Luftfederbeins gegen senkrecht zur Achse des Luftfederbeins gerichtete Querkräfte erhöht, ohne dass eine Veränderung der Dimensionierungen der Bauteile des Federbeins erforderlich ist.The air suspension strut has the advantage that the upward and downward movement of the air spring unrolling piston relative to the shock absorber tube is reinforced in its parallel guidance. The fixed fixation of the adapter on the shock absorber tube, which excludes a relative movement between the adapter and the shock absorber tube, also has the effect that the air spring rolling piston, which is constantly supported on the rolling piston during its upward and downward movement, is guided in a stable axis of movement parallel to the shock absorber tube . In a synergistic manner, the stability of the air suspension strut against transverse forces directed perpendicular to the axis of the air suspension strut is increased without the need to change the dimensions of the components of the suspension strut.
Das elastische Lager aus einem Elastomer, wie z.B. Gummi oder Polyurethan-Schaum, reduziert eine Übertragung von Abrollgeräuschen ins Fahrzeuginnere. Eine akustische Isolierung ist möglich, ohne dass die kompakte Bauform des Luftfederabrollkolbens aufgegeben werden muss.The elastic bearing made of an elastomer, such as rubber or polyurethane foam, reduces the transmission of rolling noise into the vehicle interior. Acoustic isolation is possible without having to give up the compact design of the air spring roll-off piston.
In vorteilhafter Weise wird durch kombinatorisch wirkende Effekte eine Kompensation von durch senkrecht zur Achse des Luftfederbeins wirkende Kräfte verursachte Relativbewegungen und Auslenkungen von Luftfederbauteilen zueinander, welche zu Knickinstabilitäten des Federbeins führen könnten, bei gleichzeitiger Reduzierung von Abrollgeräuschen, ohne dass eine Veränderung der Dimensionierung des Bauraums des Federbeins notwendig wäre.Advantageously, by combinatorial effects, compensation for relative movements and deflections of air suspension components caused by forces acting perpendicular to the axis of the air suspension strut, which could lead to buckling instabilities of the suspension strut, with a simultaneous reduction in rolling noise without changing the dimensions of the installation space Strut would be necessary.
Die Erfindung hat den Vorteil, dass zur Verfügung stehender Bauraum für andere Zwecke, wie z.B. dem Anbringen einer Transportsicherung, genutzt werden kann. Die Anzahl der Funktionalitäten eines Luftfederbeins könnten somit erhöht werden, ohne dass zusätzlicher Bauraum erforderlich ist.The invention has the advantage that the available space can be used for other purposes, such as attaching a transport lock. The number of functionalities of an air suspension strut could thus be increased without the need for additional installation space.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung besteht das segmentierte elastische Lager aus dem Elastomer aus einem Einzelteil oder aus mehreren zusammengesetzten Teilen.According to one embodiment of the invention, the segmented elastic bearing consists of the elastomer from a single part or from several assembled parts.
Die alternativen Ausführungsformen der Erfindung bieten in vorteilhafter Weise eine bedarfsgerechte Anpassung an die jeweilige Bauart eines Luftfederbeins. Die Ausführungsformen der Erfindung können somit bei verschiedenen Fahrzeugtypen zum Einsatz kommen.The alternative embodiments of the invention advantageously offer needs-based adaptation to the respective type of air suspension strut. The embodiments of the invention can thus be used in various types of vehicles.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist das elastische Lager einen Metallkern als Verbindung einzelner Elastomersegmente auf, im Falle, dass das segmentierte elastische Lager aus einem Einzelteil besteht.According to one embodiment of the invention, the elastic bearing has a metal core as a connection between individual elastomer segments, in the event that the segmented elastic bearing consists of a single part.
Dies kann den Vorteil haben, dass die einzelnen Elastomersegmente durch ein zentrales Bauelement relativ zueinander stabil fixiert werden. Stabilitätsgefährdende zusätzliche Bewegungsfreiheitsgrade werden dadurch minimiert. Der Luftfederabrollkolben kann sich auf einem stabilen radseitig angeordneten Lager abstützen, obwohl das Lager keine kompakte Bauweise aufweist.This can have the advantage that the individual elastomer segments are fixed in a stable manner relative to one another by a central component. This minimizes additional degrees of freedom of movement that could endanger stability. The air spring rolling piston can be supported on a stable bearing arranged on the wheel side, although the bearing does not have a compact design.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist im Falle, dass das Lager aus dem Elastomer segmentiert ist, der Luftfederabrollkolben eine Transportsicherung in Form eines Rasthakens auf.According to one embodiment of the invention, in the event that the bearing is segmented from the elastomer, the air spring rolling piston has a transport lock in the form of a latching hook.
Dies kann den Vorteil haben, dass bei einem Transport der Luftfederabrollkolben und das Stoßdämpferrohr voneinander beabstandet bleiben. Die Wahrscheinlichkeit eines Auftretens eines Schadens am Luftfederabrollkolben bei einem Transport wird verringert.This can have the advantage that the air spring rolling piston and the shock absorber tube remain at a distance from one another during transport. The likelihood of damage to the air spring unrolling piston during transportation is reduced.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist das elastische Lager aus dem Elastomer in einem Vulkanisationsprozess mit dem Luftfederabrollkolben oder mit dem Adapter unlösbar verbunden.According to one embodiment of the invention, the elastic bearing made of the elastomer is permanently connected to the air spring rolling piston or to the adapter in a vulcanization process.
Dies kann den Vorteil haben, dass sich die Bewegungsfreiheitsgrade auf die Freiheitsgrade der Relativbewegung zwischen Luftfederabrollkolben und dem Stoßdämpferrohr beschränken. Dies trägt zur Stabilität des Federbeins sowie zur Steigerung der Effizienz bei der Kraftübertragung zwischen dem Luftfederabrollkolben und dem Stoßdämpferrohr bei.This can have the advantage that the degrees of freedom of movement are limited to the degrees of freedom of the relative movement between the air spring rolling piston and the shock absorber tube. This contributes to the stability of the shock absorber and to an increase in the efficiency of the force transmission between the air spring rolling piston and the shock absorber tube.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung umfasst diese weiter ein ringförmiges Dichtelement, welches in einer Nut am chassisseitigen Ende des Adapters radial angeordnet ist, wobei der Luftfederabrollkolben durch das elastische Dichtelement in seinen parallel zur Achse des Stoßdämpferrohrs gerichteten Relativbewegungen zum Stoßdämpferrohr und/oder zur Längsachse des Rollbalgs radial geführt wird.According to one embodiment of the invention, this further comprises an annular sealing element which is arranged radially in a groove on the end of the adapter on the chassis side, the air spring rolling piston being caused by the elastic sealing element in its relative movements to the shock absorber tube and / or to the longitudinal axis of the bellows, directed parallel to the axis of the shock absorber tube is guided radially.
Dies kann den Vorteil haben, dass eine Taumelbewegung der um das Stoßdämpferrohr konzentrisch angeordneten Komponenten verhindert und die Bewegungsführung der einzelnen Komponenten stabilisiert wird. Eine radiale Führung des Luftfederabrollkolbens erhöht somit die Stabilität des Federbeins, ohne einen größeren Bauraum zu erfordern.This can have the advantage that a wobbling movement of the components arranged concentrically around the shock absorber tube is prevented and the movement guidance of the individual components is stabilized. A radial guidance of the air spring unrolling piston thus increases the stability of the spring strut without requiring a larger installation space.
Die Nutzung eines Dichtelements zur radialen Führung erfüllt gleichzeitig den Zweck einer Abdichtung des Luftfederinnenraums gegenüber einer äußeren Atmosphäre. Das radseitig angeordnete elastische Lager muss somit keine Dichtfunktion mehr übernehmen.The use of a sealing element for radial guidance simultaneously fulfills the purpose of sealing the air spring interior from an external atmosphere. The elastic bearing arranged on the wheel side therefore no longer has to assume a sealing function.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Materialpaarung zwischen dem Sitz des Dichtelements und dem Luftfederabrollkolben aus Aluminium und Polytetrafluorethylen und/oder Stahl und Polytetrafluorethylen gebildet.According to one embodiment of the invention, a material pairing is formed between the seat of the sealing element and the air spring rolling piston made of aluminum and polytetrafluoroethylene and / or steel and polytetrafluoroethylene.
Dies kann den Vorteil haben, dass der Reibungskoeffizient zwischen den Materialien des Dichtelements und des Luftfederabrollkolbens minimiert wird. Reibungsverluste und eine mögliche Geräuschentwicklung werden reduziert.This can have the advantage that the coefficient of friction between the materials of the sealing element and the air spring rolling piston is minimized. Frictional losses and possible noise generation are reduced.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung weist der Rollbalg eine Kardanikfalte auf.According to one embodiment of the invention, the rolling bellows has a cardanic fold.
Dies kann den Vorteil haben, dass die Achskinematik ausgeglichen wird. Der Luftfederabrollkolben braucht daher nicht für einen Kardanikausgleich genutzt werden. Eine obere radiale Führung der Kolbenbewegung ist möglich. Die Stabilität des Federbeins gegen senkrecht zur Längsachse des Federbeins wirkende Kräfte wird erhöht. Es kommt nicht zu Knickinstabilitäten des Federbeins.This can have the advantage that the axis kinematics are compensated. The air spring unrolling piston therefore does not need to be used for a cardanic compensation. An upper radial guidance of the piston movement is possible. The stability of the strut against forces acting perpendicular to the longitudinal axis of the strut is increased. There are no buckling instabilities of the shock absorber.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein System aus einem Luftfederbein und einer Fahrzeuganbindung eines Fahrzeugs, wobei das Luftfederbein zur Federung eines Rads oder einer Achse des Fahrzeugs ausgebildet ist.In a further aspect, the invention relates to a system comprising an air suspension strut and a vehicle connection of a vehicle, the air suspension strut being designed to suspend a wheel or an axle of the vehicle.
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert.
-
1 eine schematische Darstellung des Luftfederbeins, -
2 eine Detaildarstellung eines segmentierten elastischen Lagers.
-
1 a schematic representation of the air suspension strut, -
2 a detailed representation of a segmented elastic bearing.
In
Aus der
Der Luftfederabrollkolben 107 ist radseitig elastisch auf einem elastischen Lager 108 gelagert. Das Elastische Lager beinhaltet dabei ein Elastomer, wie z.B. Gummi und/oder Polyurethan, welches auch eine mögliche Geräuschentwicklung reduziert und eine akustische Isolierung ermöglicht.The air
Ein Adapter 106 ist fest mit dem Stoßdämpferrohr 104 verbunden. Dabei kann der Adapter 106 fest mit dem Stoßdämpferrohr 104 verschweißt und/oder luftdicht an das Stoßdämpferrohr 104 aufgepresst worden sein. Dies bewirkt, dass eine Relativbewegung zwischen dem Stoßdämpferrohr 104 und dem Adapter 106 ausgeschlossen wird. Bei einer Auf- und Abwärtsbewegung des Luftfederabrollkolbens 107 kommt es somit ausschließlich zu einer Relativbewegung zwischen dem Luftfederabrollkolben 107 und dem Stoßdämpferrohr 104.An
Die Stabilität des Luftfederbeins 100 wird durch eine radiale Führung des Luftfederabrollkolbens 107 mittels einer am Adapter 106 angebrachten Nut 105 erhöht. Setzt man beispielsweise einen O-Ring in die Nut 105 ein, dichtet dieser den Luftfederinnenraum gegenüber einer äußeren Atmosphäre ab. Das radseitig positioniert elastische Lager 108 muss daher keine Dichtfunktion mehr übernehmen und muss somit nicht mehr kompakt gebaut sein.The stability of the
Die Materialpaarung zwischen dem O-Ringsitz bzw. Nut 105 und dem Luftfederabrollkolben 107 so ausgebildet sein, dass der Reibkoeffizienten klein ist, um Reibungsverluste und eine Geräuschentwicklung zu minimieren. So könnte beispielsweise eine Materialpaarung von Aluminium und Polytetrafluorethylen und/oder Stahl und Polytetrafluorethylen gewählt werden.The material pairing between the O-ring seat or groove 105 and the air
Durch eine Segmentierung des elastischen Lagers 108, wie es in
Das segmentierte elastische Lager 108 kann sowohl aus einem als auch aus mehreren Teilen bestehen. Bei dem elastischen Lager 108 als Einteil kann ein Metallkern 201 als Verbindung der einzelnen Segmente 200 des Elastomers genutzt werden, wie in
Der Luftfederabrollkolben 107 stützt sich radseitig an seinem unteren Ende auf dem elastischen Lager 108 ab. Das elastische Lager 108 kann in einem Vulkanisationsprozess entweder mit dem Luftfederabrollkolben 107 oder mit dem Adapter 106 unlösbar verbunden werden. Dabei ist der Adapter 106 mit dem Stoßdämpferrohr 104 verschweißt oder luftdicht aufgepresst. Die Kraftübertragung des Luftfederabrollkolbens 107 zum Stoßdämpferrohr 104 hin erfolgt über den mit dem Stoßdämpferrohr fixierten Adapter. Die Kraftübertragung kann somit als effizient und robust gegen von außen wirkenden Kräften angesehen werden.The air
Ein Rollbalg 110, wie in
Synergistisch wirkende Effekte von Ausführungsformen der Erfindung ermöglichen eine Kompensation von durch senkrecht zur Achse des Luftfederbeins 100 wirkende Kräfte verursachte Relativbewegungen und Auslenkungen von Luftfederbauteilen zueinander bei gleichzeitiger Reduzierung von Abrollgeräuschen. Dabei braucht eine kompakte Bauweise des Luftfederabrollkolbens 107 nicht aufgegeben werden. Der gesamte Bauraum des Luftfederbeins 100 braucht dabei ebenfalls nicht vergrößert werden.Synergistic effects of embodiments of the invention make it possible to compensate for relative movements and deflections of air spring components caused by forces acting perpendicular to the axis of the
Ausführungsformen der Erfindung erniedrigen signifikant eine Wahrscheinlichkeit, dass Knickinstabilitäten im Luftfederbein 100 auftreten.Embodiments of the invention significantly reduce the likelihood that buckling instabilities will occur in
Ausführungsformen der Erfindung umfassen auch ein System aus einem Luftfederbein 100 und einer Fahrzeuganbindung eines Fahrzeugs, wobei das Luftfederbein 100 zur Federung eines Rads oder einer Achse des Fahrzeugs ausgebildet ist. In diesem Kontext ist unter einer Fahrzeuganbindung eine beliebig geartete Verbindung des Luftfederbeins 100 an eine Karosserie eines Fahrzeugs gemeint. Ausführungsformen der Erfindung sind somit kompatibel zu verschiedenen Fahrzeugtypen.Embodiments of the invention also include a system comprising an
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 100100
- LuftfederbeinAir strut
- 101101
- Pufferbuffer
- 102102
- Deckellid
- 103103
- KardanikfalteGimbal fold
- 104104
- StoßdämpferrohrShock absorber tube
- 105105
- NutGroove
- 106106
- Adapteradapter
- 107107
- LuftfederabrollkolbenAir spring unrolling piston
- 108108
- Elastisches LagerElastic bearing
- 109109
- TransportsicherungTransport lock
- 110110
- RollbalgRolling bellows
- 200200
- Segmentsegment
- 201201
- MetallkernMetal core
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- AussparungRecess
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