DE102013108694A1

DE102013108694A1 - Connection and reinforcement cross-section for a bellows-type support element

Info

Publication number: DE102013108694A1
Application number: DE102013108694.2A
Authority: DE
Inventors: Harald Kranz
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2013-08-12
Filing date: 2013-08-12
Publication date: 2015-02-12

Abstract

Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt für ein balgartiges und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelement aus elastomerem Material, wobei das Tragelement mit Gewebelagen versehen ist, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt reichen, wobei die Gewebelagen im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet sind und durch die Einrollung einen Wulstring zur Einspannung des Tragelementes an ein entsprechend ausgebildetes Anschlussteil ausbilden.Connecting and reinforcing cross section for a bellows-like and with internal pressure applied support element made of elastomeric material, wherein the support element is provided with fabric layers, which extend into the connection and reinforcing cross-section, wherein the fabric layers in the region of the connecting and reinforcing cross-section and within the elastomeric material in are formed curled and form by rolling a bead ring for clamping the support member to a correspondingly formed connection part.

Description

Die Erfindung betrifft einen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt für ein balgartiges und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelement aus elastomerem Material, wobei das Tragelement mit im Balgmaterial eingebetteten Festigkeitsträgern in Form von Gewebelagen versehen ist, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt reichen. Tragelemente solcher Art sind z. B. Luftfedern, Reifen, Rohrkompensatoren oder Rohrverbinder. The invention relates to a connecting and reinforcing cross section for a bellows-like and pressurized with internal pressure support member made of elastomeric material, wherein the support member is embedded in the bellows material strength members in the form of fabric layers, which extend into the connection and reinforcement cross-section. Support elements of this type are z. As air springs, tires, pipe compensators or pipe connectors.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Luftfedereinrichtung eines Schienenfahrzeuges mit einem zwischen gefederter Karosserie und ungefedertem Fahrwerksteil angeordnetem Luftfederbalg, welcher mit im Balgmaterial eingebetteten und als Gewebelagen ausgebildeten Festigkeitsträgern versehen ist und an mindestens einem seiner beiden Enden einen solchen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt aufweist. The invention further relates to an air spring device of a rail vehicle with an air spring bellows arranged between sprung body and unsprung suspension part, which is provided with reinforcing elements embedded in the bellows material and designed as fabric layers and has such a connection and reinforcement cross section at at least one of its two ends.

Da Luftfederungen/ Luftfedereinrichtung mit Luftfederbälgen, die besondere Ausbildungen der Wulstringe und der Umschlingung durch die Festigkeitsträger aufweisen, im Stand der Technik vielfach bekannt sind, lassen sich dort die sich ergebenden Problemstellungen bei der Gestaltung von Anschluss- und Verstärkungsquerschnitte für balgartige und mit Innendruck beaufschlagtes Tragelemente exemplarisch am besten betrachten. Since air suspensions / air spring device with bellows, which have special configurations of the bead rings and the wrap by the strength member, are widely known in the art, there can be the resulting problems in the design of connecting and reinforcing cross sections for bellows-like and subjected to internal pressure support elements Best viewed as an example.

An den Balgenden solcher Luftfederbälge befinden sich in der Regel Kerne, welche dazu dienen den Balg dort zu klemmen und druckdicht an einem Kolben, Deckel, Felge, Platte o.ä abzuschließen. Außer der Klemmung des Balges dienen die Kerne dazu die einzelnen Gewebelagen zu fixieren und die auf diese Gewebelagen wirkendenden Zugspannungen aufzunehmen. At the bellows of such air spring bellows are usually cores, which serve to clamp the bellows there and pressure-tight on a piston, cover, rim, plate or similar. Apart from the clamping of the bellows, the cores serve to fix the individual fabric layers and to absorb the tensile stresses acting on these fabric layers.

Ein Problem der Befestigung bzw. Einspannung des Luftfederbalges an den Anschlagringen bzw. Felgenhörnern des Wagenkastens oder des Fahrwerks besteht im Auffangen der relativ stark ausgeprägten Bewegungen einer solchen Luftfederung. Luftfederungen für Schienenfahrzeuge müssen im Gegensatz zu Luftfedern bei Kraftfahrzeugen starke vertikale, horizontale und torsionale Bewegungen aufnehmen. Dadurch entstehen im Bereiche der Einspannungen Relativbewegungen, die zu starkem Verschleiß der Luftfeder führen können. A problem of attachment or clamping of the air spring bellows on the stop rings or rim flanges of the car body or the chassis consists in capturing the relatively strong movements of such air suspension. Rail vehicle air suspensions, unlike air springs on motor vehicles, must absorb strong vertical, horizontal and torsional movements. This creates relative movements in the areas of the clamping, which can lead to severe wear of the air spring.

Dies birgt insbesondere dann Nachteile, wenn das Verstärkungsgewebe, d.h. die Festigkeitsträger nahe der Oberfläche der Luftfeder und damit an den Enden der Luftfeder auch im Bereich der Einspannung und nahe an den Felgenhörnern angeordnet sind. Wird durch Relativbewegungen das Oberflächenmaterial der in der Regel aus Gummi bestehenden Luftfeder einem starken Reibverschleiß unterworfen, so kann es auch zur Schädigung der Festigkeitsträger kommen. Eine Gegenmaßnahme ist das Aufbringen zusätzlicher Gummischichten, was aber die Herstellung verteuert und auch keine grundlegende Abhilfe schafft. This is particularly disadvantageous if the reinforcing fabric, i. the reinforcements are arranged near the surface of the air spring and thus at the ends of the air spring in the region of the clamping and close to the rim flanges. If the surface material of the rubber spring, which is usually made of rubber, is subjected to severe frictional wear due to relative movements, damage to the strength members may also occur. A countermeasure is the application of additional rubber layers, but this makes the production more expensive and also does not provide a basic remedy.

Die starke ausgeprägten vertikalen, horizontalen und torsionalen Bewegungen können auch dazu führen, dass die Festigkeitsträger geschädigt werden und die Kraftübertragung zwischen Kern und Festigkeitsträgern nicht mehr ausgeprägt ist. The strong pronounced vertical, horizontal and torsional movements can also cause damage to the strength members and the transmission of force between core and reinforcements is no longer pronounced.

Die Enden der Gewebelagen das Balges sind in der Regel um den Kern geschlungen und die freien Enden liegen auf der Balgwand an und werden beim Vulkanisiervorgang bündig mit der Balgwand durch die Gummischichten anvulkanisiert. Diese freien Enden können sich später im Einsatz wieder von der Balgwand lösen. Dieses wird insbesondere bei der genannten lateraler Auslenkung des Balges hervorgerufen, da dann durch die unterschiedlichen Relativbewegungen der einzelnen Gummi- und Gewebelagen Spannungsspitzen entstehen, die letztendlich für den Ablösevorgang verantwortlich sind. The ends of the fabric layers of the bellows are usually looped around the core and the free ends rest on the bellows wall and are vulcanized in the vulcanization flush with the bellows wall through the rubber layers. These free ends can loosen again later in use of the bellows wall. This is particularly caused in the said lateral deflection of the bellows, since then arise by the different relative movements of the individual rubber and fabric layers voltage peaks, which are ultimately responsible for the detachment process.

DE 40 11 517 A1 offenbart einen Luftfederbalg für Schienenfahrzeuge, der eingebettete Verstärkungslagen oder Festigkeitsträger aufweist und mit Ringwülsten versehen ist, welche mit je einem innenliegenden Kernring verstärkt sind. In dem zwischen Wulstring, hier als „Ringwulst“ bezeichnet, und Anschlagring sich ausbildenden Einspann- bzw. Anlagebereich ist der Luftfederbalg an den Anschlagring anvulkanisiert. Dadurch werden Bewegungen zwischen der Balgoberfläche und dem in aller Regel metallischen Anschlagring verhindert und demzufolge ein Abrieb des Balgmaterials vermieden. Nachteilig hierbei ist die relativ aufwendige Herstellung solcher vulkanisierter Verbindungen. DE 40 11 517 A1 discloses a pneumatic spring bellows for rail vehicles, the embedded reinforcing layers or strength carrier and is provided with annular beads, which are reinforced with an inner core ring. In the between bead ring, here referred to as "annular bead", and stop ring forming clamping or contact area of the air bag is vulcanized to the stop ring. As a result, movements between the bellows surface and the usually metallic stop ring are prevented and consequently abrasion of the bellows material is avoided. The disadvantage here is the relatively complicated production of such vulcanized compounds.

Die DE 21 08 694 C2 offenbart zur Verbesserung der Resistenz gegen starke vertikale, horizontale und torsionale Bewegungen eine Optimierung der Verbindung von Festigkeitsträgern und Kern durch eine besondere, länglich abgerundete Formgebung des Kerns und einer entsprechend sich ausbildenden Umschlingung durch die Festigkeitsträger. Das oben genannte Problem des Abriebs ist damit jedoch noch nicht gelöst. The DE 21 08 694 C2 discloses to improve the resistance to strong vertical, horizontal and torsional movements, an optimization of the combination of strength members and core by a special, oblong rounded shaping of the core and a corresponding forming wrap by the strength members. However, the abovementioned problem of abrasion has not yet been solved.

Für die Erfindung bestand also die Aufgabe, eine für ein Schienenfahrzeug geeignete Luftfedereinrichtung bereitzustellen, die auch bei hohen Belastungen und starken Bewegungen zwischen Wagenkastens und Fahrwerks sicher und verschleißfrei arbeitet und die einfach und ohne zusätzliche Bearbeitungen herzustellen ist. So for the invention, the task was to provide a suitable for a rail vehicle air suspension device that works safely and wear-free even at high loads and strong movements between the car body and chassis and is easy to produce without additional processing.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart. This object is achieved by the features of the main claim. Further advantageous embodiments are disclosed in the subclaims.

Dabei sind die die als Gewebelagen ausgebildeten Festigkeitsträger im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet und bilden durch die Einrollung einen Wulstring aus zur Einspannung des Tragelementes an ein entsprechend ausgebildetes Anschlussteil. Das erlaubt eine sichere Einbettung und Kraftübertragung auf die Festigkeitsträger. Insbesondere dadurch, dass auf einen langen „Umschlag“, d.h. auf eine nach Umschlingung eines Kernes lange und parallel laufende Rückführung der Festigkeitsträger verzichtet werden kann, gibt die erfindungsgemäße Lösung genügend Freiraum für die Ausführung eines Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts in einer Weise, die möglichst wenige Schädigungen durch Überlastung zulässt. The formed as fabric layers strength carrier in the region of the connecting and reinforcing cross-section and within the elastomeric material are rolled into it and form by the curl a bead ring for clamping the support member to a correspondingly formed connection part. This allows a secure embedding and power transmission to the reinforcement. In particular, by relying on a long "envelope", i. can be dispensed with a wrap around a core long and parallel repatriation of the strength member, the solution of the invention provides sufficient space for the execution of a connection and reinforcing cross-section in a way that allows as few damage due to overloading.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass die Einrollung um einen Innenquerschnitt aus elastomerem Material ausgebildet ist, vorzugsweise um einen vulkanisierten Ring aus elastomerem Material. Hier wird aus gutem Grund der Begriff „Innenquerschnitt“ verwendet. Im Gegensatz zu dem Begriff „Kern“, welcher im Stand der Technik in aller Regel als metallischer Kern oder Metallring verstanden wird, soll hier verdeutlicht werden, dass auf einen solchen Kern bei der erfindungsgemäßen Ausführung verzichtet werden kann. Auf diese Weise werden die Herstellung vereinfacht, das Recycling erleichtert und das Gewicht und die Herstellkosten reduziert. An advantageous development is that the curl is formed around an inner cross-section of elastomeric material, preferably a vulcanized ring of elastomeric material. Here, for good reason, the term "inner cross section" is used. In contrast to the term "core", which is usually understood in the prior art as a metallic core or metal ring, it should be clarified here that can be dispensed with such a core in the inventive design. In this way, the production is simplified, facilitates recycling and reduces weight and manufacturing costs.

Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt, wie bereits einleitend dargestellt, für eine Luftfedereinrichtung eines Schienenfahrzeugs mit einem zwischen gefederter Karosserie und ungefedertem Fahrwerksteil angeordneten Luftfederbalg. Anhand einer solchen Anwendung soll mit Hilfe eines Ausführungsbeispiels die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen The connecting and reinforcing cross section according to the invention, as already described in the introduction, is particularly suitable for an air spring device of a rail vehicle with an air spring bellows arranged between sprung body and unsprung suspension part. Based on such an application, the invention will be explained in more detail by means of an embodiment. Show it

1 den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstrecken-Triebwagens 1 the front part of a rail-bound short-range railcar

2 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Luftfedereinrichtung gemäß 1 2 an enlarged sectional view of an air spring device according to 1

3 den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt des Luftfederbalges gemäß 1 und 2 3 the connection and reinforcement cross-section of the bellows according to 1 and 2

1 zeigt den vorderen Teil eines schienengebundenen Kurzstrecken-Triebwagens 1 mit einem zum Fahrschemel bzw. Fahrgestell gehörigen Kolben 2, wobei das Fahrgestell über eine erfindungsgemäße Luftfedereinrichtung 3 mit der Karosserie 4 des Triebwagens 1 verbunden ist. 1 shows the front part of a rail-bound short-range railcar 1 with a belonging to the subframe or chassis pistons 2 , wherein the chassis via an air spring device according to the invention 3 with the body 4 of the railcar 1 connected is.

2 zeigt die Luftfedereinrichtung 3 in einer vergrößerten Schnittdarstellung. Hier erkennt man den zwischen gefederter Karosserie 4 und ungefedertem Fahrwerksteil angeordnetem Luftfederbalg 5, welcher mit im Balgmaterial eingebetteten Festigkeitsträgern versehen ist und an beiden Enden einen als Wulstring 6, 7 ausgebildeten Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt 10 zur Einspannung des Luftfederbalges an entsprechend ausgebildeten Anschlagringen 8, 9 von Karosserie 4 und Kolben 2 des ungefedertem Fahrgestell aufweist. 2 shows the air spring device 3 in an enlarged sectional view. Here you can see the between sprung body 4 and unsprung suspension part arranged air spring bellows 5 , which is provided with embedded in the bellows material strength members and at both ends as a bead ring 6 . 7 trained connecting and reinforcing cross section 10 for clamping the air spring bellows at appropriately trained stop rings 8th . 9 of bodywork 4 and pistons 2 having the unsprung chassis.

3 zeigt den oberen und an der Karosserie 4 befestigten und als Wulstring 6 ausgebildeten oberen Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt 10 des Luftfederbalges 5 in einer weiter vergrößerten Schnittdarstellung. 3 shows the upper and the body 4 fastened and as a bead ring 6 formed upper connecting and reinforcing cross section 10 of the bellows 5 in a further enlarged sectional view.

Die als Gewebelagen 11 ausgebildeten und im Luftfederbalges 5 eingebetteten Festigkeitsträger, welche bis in den Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt 10 hineinreichen, sind im Bereich des Anschluss- und Verstärkungsquerschnitts und innerhalb des elastomeren Materials in sich eingerollt ausgebildet und formen durch diese Einrollung 12 den Wulstring 6 zur Einspannung des als Luftfederbalges 5 ausgebildeten Tragelementes. The as tissue layers 11 trained and in Luftfederbalges 5 embedded strength element, which extends into the connection and reinforcement cross-section 10 extend in the area of the connecting and reinforcing cross-section and within the elastomeric material are rolled in and form by this curl 12 the bead ring 6 for clamping the as bellows 5 trained support element.

Die Einrollung ist dabei um einen Innenquerschnitt aus elastomerem Material ausgebildet, nämlich um einen hier nicht näher dargestellten vorvulkanisierten Ring aus elastomerem Material. The curl is formed around an inner cross-section of elastomeric material, namely a not-illustrated vorvulkanisierten ring of elastomeric material.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Kurzstrecken-Triebwagen Short-distance railcars
2 2: Kolben des Fahrgestells Piston of the chassis
3 3: Luftfedereinrichtung Air spring device
4 4: Karosserie body
5 5: Luftfederbalg suspension bellows
6 6: Wulstring bead
7 7: Wulstring bead
8 8th: Anschlagring stop ring
9 9: Anschlagring stop ring
10 10: Anschluss- und Verstärkungsquerschnitt Connection and reinforcement cross-section
11 11: Gewebelagen fabrics
12 12: Einrollung curl

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 4011517 A1 [0009]
DE 2108694 C2 [0010]

Claims

Connection and reinforcement cross-section ( 10 ) for a bellows-type and with internal pressure acted upon supporting element ( 5 ) of elastomeric material, wherein the support element embedded in the bellows material strength members in the form of fabric layers ( 11 ), which extend into the connecting and reinforcing cross-section, characterized in that as fabric layers ( 11 ) formed in the region of the connecting and reinforcing cross-section and within the elastomeric material are rolled into itself and by the curl ( 12 ) a bead ring ( 6 . 7 ) for clamping the support element ( 5 ) to a correspondingly formed connection part ( 2 . 4 . 8th . 9 ) train.

Connecting and reinforcing cross-section according to claim 1, wherein the curl ( 12 ) is formed around an inner cross-section of elastomeric material, preferably a vulcanized ring of elastomeric material.

Air spring device ( 3 ) of a rail vehicle ( 1 ) with a sprung body ( 4 ) and unsprung suspension part ( 2 ) arranged air spring bellows ( 5 ), which are embedded in the bellows material and as fabric layers ( 11 ) trained strength members is provided, wherein the air spring bellows ( 5 ) at least one of its two ends a connecting and reinforcing cross-section ( 10 ) according to claim 1 or 2 for clamping the air spring bellows on suitably trained stop rings ( 8th . 9 ) of bodywork ( 4 ) and / or unsprung suspension part ( 2 ) having.