DE102014117501B4 - air spring - Google Patents

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Abstract

Luftfeder (10) umfassend einen Abrollkolben (12) und einen Rollbalg (16) mit wenigstens einem wulstförmigen Endabschnitt (34), wobei der wulstförmige Endabschnitt (34) einen undehnbaren Wulstkern (36) aufweist, wobei der Endabschnitt (34) mittels eines Deckelelementes (40) an einer näherungsweise hohlzylindrischen Innenseite (38) eines Randabschnitts (30) des Abrollkolbens (12) festgelegt ist, wobei der Randabschnitt (30) eine an einer Außenfläche des Randabschnitts (30) befindliche umlaufende wulstförmige Materialaufdickung (64) aufweist, oder wobei der Randabschnitt (30) ein ringförmiges Verstärkungselement (66) aus Metall aufweist, wobei- das Verstärkungselement (66) auf eine Außenfläche des Randabschnitts (30) mittels einer Presspassung aufgesetzt ist, oder- der Randabschnitt (30) mit einer Aussparung versehen ist, in die das Verstärkungselement (66) eingesetzt ist, oder- das Verstärkungselement (66) stoffschlüssig mit dem Randabschnitt (30) verbunden ist, indem das Verstärkungselement (66) in eine Spritzgussform des Abrollkolbens (12) eingelegt und umspritzt wurde.Air spring (10) comprising a rolling piston (12) and a rolling bellows (16) with at least one bead-shaped end section (34), the bead-shaped end section (34) having an inextensible bead core (36), the end section (34) being covered by means of a cover element ( 40) is fixed to an approximately hollow-cylindrical inner side (38) of a rim section (30) of the rolling piston (12), the rim section (30) having a peripheral bead-shaped material thickening (64) located on an outer surface of the rim section (30), or the Edge section (30) has an annular metal reinforcing element (66), wherein- the reinforcing element (66) is placed on an outer surface of the edge section (30) by means of an interference fit, or- the edge section (30) is provided with a recess into which the reinforcing element (66) is used, or - the reinforcing element (66) is materially connected to the edge portion (30) by the Reinforcement element ment (66) was placed in an injection mold of the rolling piston (12) and overmoulded.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Luftfeder, insbesondere eine Luftfeder für Nutzfahrzeuge.The present invention relates to an air spring, in particular an air spring for commercial vehicles.

Luftfedern dienen zur Abfederung zweier zueinander beweglicher Fahrzeugteile, aber auch zur Veränderung der Niveaulage eines Fahrzeugs. Herkömmliche Luftfedern weisen einen Rollbalg aus Gummi auf, der mit einem oberen Abschlusselement, zumeist in Form einer Platte, und einem Abrollkolben verbunden ist, um einen luftdicht abgeschlossenen Arbeitsraum zu bilden. Bei einer Ein- und Ausfederung rollt der Rollbalg an der Außenfläche des Abrollkolbens ab.Air springs are used to cushion two vehicle parts that can move relative to one another, but also to change the level of a vehicle. Conventional air springs have a rolling bellows made of rubber, which is connected to an upper closing element, usually in the form of a plate, and a rolling piston in order to form an airtight, sealed working space. During compression and rebound, the rolling bellows rolls on the outer surface of the rolling piston.

Zur Befestigung des Rollbalgs an dem Abrollkolben ist es bekannt, ein Ende des Rollbalgs an einer Außenseite des Abrollkolbens mittels eines Klemmrings zu befestigen. Eine Befestigung mittels eines Klemmringes hat sich jedoch als nachteilig bei aus Kunststoff hergestellten Abrollkolben erwiesen. Zum einen ist für die Balgbefestigung ein Hinterschnitt am Kunststoffabrollkolben erforderlich, was die Herstellung des Abrollkolbens teuer macht. Zum anderen ist der Klemmdruck, der durch die plastisch zu verformenden Klemmringe am Klemmsitz auf den Abrollkolben wirkt, relativ hoch, so dass die Anschlussstellen am Abrollkolben stabil auszuführen sind.To fasten the rolling bellows to the rolling piston, it is known to fasten one end of the rolling bellows to an outside of the rolling piston by means of a clamping ring. However, attachment by means of a clamping ring has proven to be disadvantageous in the case of rolling pistons made of plastic. On the one hand, an undercut on the plastic rolling piston is required for the bellows attachment, which makes the production of the rolling piston expensive. On the other hand, the clamping pressure, which acts on the rolling piston due to the clamping rings to be plastically deformed on the clamping seat, is relatively high, so that the connection points on the rolling piston must be designed to be stable.

Zur Umgehung der zuvor genannten Nachteile geht aus WO 2014/016046 A1 eine Luftfeder mit einem Abrollkolben und einem Rollbalg mit wenigstens einem wulstförmigen Steckrand hervor, wobei der Steckrand auf der Innenseite eines Randabschnitts des Abrollkolbens mittels eines Befestigungsrings festgelegt ist. Dadurch entfällt der für die Balgbefestigung erforderliche Hinterschnitt am Abrollkolben, was die Herstellung dieses Abrollkolbens viel günstiger macht. Zudem ist bei dieser Art der Balgbefestigung die Abrollfläche für den Rollbalg größer, so dass größere Federwege realisiert werden können, oder der Abrollkolben insgesamt kleiner dimensioniert werden kann, was wiederum Kostenvorteile bietet.To circumvent the disadvantages mentioned above, WO 2014/016046 A1 an air spring with a rolling piston and a rolling bellows with at least one bead-shaped plug-in edge, wherein the plug-in edge is fixed on the inside of an edge section of the rolling piston by means of a fastening ring. This eliminates the need for the undercut on the rolling piston for attaching the bellows, which makes the production of this rolling piston much cheaper. In addition, with this type of bellows attachment, the rolling surface for the rolling bellows is larger, so that longer spring deflections can be realized, or the rolling piston can be dimensioned smaller overall, which in turn offers cost advantages.

US 2014 / 0 095 015 A1 , EP 0 839 676 A1 und US 2 950 104 A offenbaren eine Luftfeder mit einem Abrollkolben und einem Rollbalg, der einen wulstförmigen Endabschnitt aufweist, wobei der wulstförmige Endabschnitt innenseitig an einem Randabschnitt des Abrollkolbens festgelegt ist. US 2014 / 0 095 015 A1 , EP 0 839 676 A1 and U.S. 2,950,104A disclose an air spring with a rolling piston and a rolling bellows, which has a bead-shaped end section, the bead-shaped end section being fixed on the inside to an edge section of the rolling piston.

US 8 141 854 B2 offenbart eine Luftfeder mit einem Abrollkolben und einem Rollbalg, dessen wulstförmiger Endabschnitt an einer Außenseite eines sich axial erstreckenden umlaufenden Wandabschnitts des Abrollkolbens festgelegt ist. U.S. 8,141,854 B2 discloses an air spring having a rolling piston and a rolling bladder whose bulbous end portion is fixed to an outside of an axially extending circumferential wall portion of the rolling piston.

DE 20 23 105 A zeigt eine Luftfeder, wobei ein wulstförmiger Endabschnitt eines Rollbalgs an einer Außenseite eines Abrollkolbens mittels eines Deckelelements festgelegt ist. DE 20 23 105 A shows an air spring, with a bead-shaped end section of a rolling bellows being fixed on an outside of a rolling piston by means of a cover element.

DE 10 2010 017 671 A1 offenbart eine Luftfeder mit einem Rollbalg und einem Tauchkolben, wobei der Rollbalg luftdicht an einer nach innen hin abfallend gestalteten Einsenkung des Tauchkolben befestigt ist. DE 10 2010 017 671 A1 discloses an air spring having a rolling sleeve and a plunger, the rolling sleeve being airtightly attached to an inwardly sloping shaped depression of the plunger.

Ferner geht aus DE 10 48 165 A eine Luftfeder hervor, die einen Stempelträger mit einer Kopfscheibe aufweist, hinter deren oberem Rand ein Rand eines Stülpfederbalgs eingeklemmt ist.Furthermore goes out DE 10 48 165 A an air spring emerges, which has a stamp carrier with a head disk, behind the upper edge of which an edge of a slip-on spring bellows is clamped.

Gerade in Fällen wo die Fahrzeugachse nur durch den Rollbalg gehalten werden muss, nämlich dann wenn der Rollbalg vollständig in Zugrichtung frei ausgeformt ist, das heißt der Rollbalg liegt nicht mehr an der Außenseite des Abrollkolbens an, ist dies mit der aus dem Stand der Technik bekannten Balgbefestigung nur eingeschränkt möglich. Ferner ist ein druckloses Abrollverhalten bei der aus dem Stand der Technik bekannten Balgbefestigung ebenfalls nur eingeschränkt möglich.Especially in cases where the vehicle axle only has to be held by the rolling bellows, namely when the rolling bellows is completely freely formed in the pulling direction, i.e. the rolling bellows is no longer on the outside of the rolling piston, this is the case with the known from the prior art Bellows attachment only possible to a limited extent. Furthermore, with the bellows attachment known from the prior art, a pressure-free rolling behavior is also only possible to a limited extent.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder zu schaffen, die eine verbesserte Balgbefestigung gewährleistet.The invention is therefore based on the object of creating an air spring which ensures improved fastening of the bellows.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Luftfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen.To solve the problem, an air spring with the features of claim 1 is proposed.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Luftfeder umfasst einen Abrollkolben und einen Rollbalg mit wenigstens einem wulstförmigen Endabschnitt, wobei der wulstförmige Endabschnitt einen undehnbaren Wulstkern aufweist, wobei der Endabschnitt mittels eines Deckelelements an einer näherungsweise hohlzylindrischen Innenseite eines Randabschnitts des Abrollkolbens festgelegt ist, wobei der Randabschnitt eine an einer Außenfläche des Randabschnitss befindliche umlaufende wulstförmige Materialaufdickung aufweist, oder wobei der Randabschnitt ein ringförmiges Verstärkungselement aufweist, das auf eine Außenfläche des Randabschnitts aufgesetzt ist.The air spring according to the invention comprises a rolling piston and a rolling bellows with at least one bead-shaped end section, the bead-shaped end section having an inextensible bead core, the end section being fixed by means of a cover element to an approximately hollow-cylindrical inner side of an edge section of the rolling piston, the edge section having a Randabschnitss located circumferential bead-shaped thickened material, or wherein the edge portion has an annular reinforcing element which is placed on an outer surface of the edge portion.

Das Deckelelement legt den Rollbalg derart an dem Abrollkolben fest, dass während einer freien Ausformung des Rollbalgs, das heißt der Rollbalg wird in Zugrichtung beansprucht und liegt nicht mehr an dem Abrollkolben an, der wulstförmige Endabschnitt nicht von dem Abrollkolben abgezogen wird. Somit kann mittels der erfindungsgemäßen Luftfeder ein damit verbundenes Fahrzeugteil, wie beispielsweise eine Fahrwerksachse, durch den Rollbalg gehalten werden. Zudem ist ein druckloses Abrollverhalten möglich. Das Deckelelement ist vorteilhaft als Abschlusselement ausgebildet, das auf den Abrollkolben aufgesetzt und/oder in eine Öffnung des Abrollkolbens eingesetzt werden kann.The cover element fixes the rolling bellows to the rolling piston in such a way that during free shaping of the rolling bellows, i.e. the rolling bellows is stressed in the tensile direction and is no longer in contact with the rolling piston, the beaded end section is not pulled off the rolling piston. Thus, by means of the air spring according to the invention, an associated vehicle part, such as for example, a chassis axle, are held by the rolling bellows. In addition, a pressure-free rolling behavior is possible. The cover element is advantageously designed as a closing element that can be placed on the rolling piston and/or inserted into an opening of the rolling piston.

Desweiteren weist der wenigstens eine wulstförmige Endabschnitt einen Wulstkern auf. Durch das Zusammenwirken des in den wulstförmigen Endabschnitt eingebetteten Wulstkerns und dem Wandabschnitt, insbesondere dem konusförmigen Wandabschnitt, des Deckelelements wird ein vorteilhaftes Verklemmen während einer freien Ausformung in Zugrichtung erzielt. Dadurch wird ein Abziehen und/oder Herausziehen des Endabschnitts aus dem Abrollkolben verhindert.Furthermore, the at least one bead-shaped end section has a bead core. Through the interaction of the bead core embedded in the bead-shaped end section and the wall section, in particular the conical wall section, of the cover element, advantageous clamping is achieved during free shaping in the pulling direction. This prevents the end section from being pulled off and/or pulled out of the rolling piston.

Der Randabschnitt weist gemäß einer Alternative eine wulstförmige Verdickung auf. Weiterhin vorteilhaft ist die wulstförmige Verdickung als umlaufende Materialaufdickung ausgebildet. Die wulstförmige Verdickung wirkt dabei als Verstärkung für den Randabschnitt, so dass ein Ausknicken des Randabschnitts infolge der auf den Randabschnitt wirkenden Quer- beziehungsweise Radialkräfte verhindert wird.According to an alternative, the edge section has a bead-shaped thickening. Furthermore, the bead-shaped thickening is advantageously designed as a circumferential thickened area of material. The bead-shaped thickening acts as a reinforcement for the edge section, so that the edge section is prevented from buckling as a result of the transverse or radial forces acting on the edge section.

Alternativ weist der Randabschnitt ein ringförmiges Verstärkungselement auf, das mittels einer Presspassung auf eine Außenfläche des Randabschnitts aufgesetzt oder eingepresst ist. Das ringförmige Verstärkungselement nimmt vorteilhaft die auf den Randabschnitt wirkenden Quer- und Radialkräfte auf und verhindert so ein Ausknicken des Randabschnitts. Das ringförmige Verstärkungselement ist als Stahlring ausgebildet. Ein als Stahlring ausgebildetes Verstärkungselement ist kostengünstig in der Herstellung.Alternatively, the edge section has an annular reinforcing element which is placed or pressed onto an outer surface of the edge section by means of a press fit. The annular reinforcement element advantageously absorbs the transverse and radial forces acting on the edge section and thus prevents the edge section from buckling. The ring-shaped reinforcement element is designed as a steel ring. A reinforcing element designed as a steel ring is inexpensive to produce.

Alternativ ist der Randabschnitt mit einer Aussparung versehen, in die das Verstärkungselement eingesetzt ist.Alternatively, the edge section is provided with a recess into which the reinforcement element is inserted.

Alternativ ist das Verstärkungselement stoffschlüssig mit dem Randabschnitt verbunden, indem das Verstärkungselement in eine Spritzgussform des Abrollkolbens eingelegt und umspritzt wurdeAlternatively, the reinforcement element is materially connected to the edge section by inserting the reinforcement element into an injection mold of the rolling piston and overmolding it

Vorteilhaft ist der wulstförmige Endabschnitt zwischen dem Randabschnitt des Abrollkolbens und dem Deckelelement angeordnet. Durch die innenseitige Befestigung des Endabschnitts ist eine freie Ausformung in Zugrichtung sowie ein druckloses Abrollverhalten möglich. Vorteilhaft legt das Deckelelement den Endabschnitt des Rollbalgs dichtend an der Innenseite des Randabschnitts fest, so dass der durch den Rollbalg gebildete Arbeitsraum luftdicht abgeschlossen ist. Weiterhin vorteilhaft ist der Rollbalg derart an der Innenseite des Randabschnitts mittels des Deckelelementes befestigt, dass der Rollbalg den Randabschnitt schlaufenförmig umgibt und an der Außenseite des Abrollkolbens anliegt.The bead-shaped end section is advantageously arranged between the edge section of the rolling piston and the cover element. The internal attachment of the end section allows free shaping in the direction of pull and pressure-free rolling behavior. The cover element advantageously fixes the end section of the rolling bellows in a sealing manner on the inside of the edge section, so that the working space formed by the rolling bellows is sealed off in an airtight manner. Furthermore, the rolling bellows is advantageously fastened to the inside of the edge section by means of the cover element in such a way that the rolling bellows surrounds the edge section in the form of a loop and rests against the outside of the rolling piston.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Deckelelement in eine von dem Randabschnitt gebildete Öffnung eingepresst. Mittels der Presspassung bringt das Deckelelement eine auf den Endabschnitt wirkende Radialkraft auf, die den Endabschnitt an der Innenseite des Abrollkolbens, insbesondere dessen Randabschnitt, festlegt.In an advantageous embodiment, the cover element is pressed into an opening formed by the edge section. By means of the press fit, the cover element applies a radial force acting on the end section, which fixes the end section on the inside of the rolling piston, in particular its edge section.

Das Deckelelement kann topfförmig ausgebildet sein und einen Wandabschnitt und einen Klemmrand aufweisen. Der Wandabschnitt verklemmt vorteilhaft den wulstförmigen Endabschnitt des Rollbalgs an der Innenseite des Abrollkolbens. Der Klemmrand kann als von dem Wandabschnitt näherungsweise senkrecht abragender Randabschnitt ausgebildet sein, der den Rollbalg auf einer Oberseite des Randabschnitts festlegt.The cover element can be pot-shaped and have a wall section and a clamping edge. The wall section advantageously clamps the bead-shaped end section of the rolling bellows on the inside of the rolling piston. The clamping edge can be designed as an edge section that protrudes approximately vertically from the wall section and that fixes the rolling bellows on an upper side of the edge section.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wandabschnitt konusförmig ausgebildet. In Folge der konischen Ausbildung des Wandabschnitts verklemmt sich der wulstförmige Endabschnitt des Rollbalgs zwischen dem Randabschnitt und dem Wandabschnitt während einer freien Ausformung. Dadurch wird ein Abziehen und/oder Herausziehen des Endabschnitts aus dem Abrollkolben verhindert.In an advantageous embodiment, the wall section is cone-shaped. As a result of the conical design of the wall section, the bulbous end section of the rolling bellows is clamped between the edge section and the wall section during free shaping. This prevents the end section from being pulled off and/or pulled out of the rolling piston.

Zur Befestigung des ringförmigen Verstärkungselements an dem Randabschnitt kann dieser mit einer umlaufenden Aussparung versehen sein, in welche das ringförmige Verstärkungselement eingesetzt, insbesondere eingepresst, ist. Ferner kann das ringförmige Verstärkungselement stoffschlüssig mit dem Abrollkolben, insbesondere mit dem Randabschnitt, verbunden sein, indem das ringförmige Verstärkungselement in die Kunststoffform eingelegt und mit Kunststoff umspritzt wird. Zur Verstärkung des Randabschnitts ist es auch denkbar, die wulstförmige Verdickung zusätzlich mit einem ringförmigen Verstärkungselement zu versehen.In order to fasten the ring-shaped reinforcement element to the edge section, the latter can be provided with a peripheral recess into which the ring-shaped reinforcement element is inserted, in particular pressed. Furthermore, the ring-shaped reinforcement element can be materially connected to the rolling piston, in particular to the edge section, in that the ring-shaped reinforcement element is placed in the plastic mold and overmoulded with plastic. To reinforce the edge section, it is also conceivable to additionally provide the bead-shaped thickening with an annular reinforcing element.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Deckelelement über eine Schraubverbindung mit dem Abrollkolben und/oder einem angrenzenden Fahrwerksteil verbunden. Dadurch ist das Deckelelement vor einem Abziehen von dem Abrollkolben während einer freien Ausformung gesichert. Das angrenzende Fahrwerksteil kann eine Achse eines Nutzfahrzeuges sein.In an advantageous embodiment, the cover element is connected to the rolling piston and/or an adjacent chassis part via a screw connection. As a result, the cover element is secured against being pulled off the rolling piston during free shaping. The adjacent chassis part can be an axle of a commercial vehicle.

Vorteilhaft ist das Deckelelement über ein Stützelement mit dem Abrollkolben und/oder einem angrenzenden Fahrwerksteil verbunden. Vorteilhaft ist das Deckelelement mit dem Stützelement verschweißt und/oder über eine Schraubverbindung verbunden, wobei das Stützelement mit dem Abrollkolben und/oder einem angrenzenden Fahrwerksteil über eine Schraubverbindung verbunden ist. So kann beispielsweise das Stützelement an einem ersten Ende mit dem Deckelement verschweißt und an einem zweiten Ende mittels einer Schraubverbindung mit dem Abrollkolben und/oder dem angrenzenden Fahrwerksteil verbunden sein. Ferner kann das Stützelement sowohl an einem ersten Ende mit dem Deckelelement als auch an einem zweiten Ende mit dem Abrollkolben und/oder dem angrenzenden Fahrwerksteil mittels einer Schraubverbindung verbunden sein. Hierzu kann das Stützelement jeweils endseitig einen Befestigungsabschnitt aufweisen, der als Innengewinde und/oder als Außengewinde ausgebildet sein kann.The cover element is advantageously connected to the rolling piston and/or an adjacent chassis part via a support element. The cover element is advantageously welded to the support element and/or via a screw connection connected, wherein the support element is connected to the rolling piston and / or an adjacent chassis part via a screw connection. For example, the support element can be welded to the cover element at a first end and connected to the rolling piston and/or the adjoining chassis part at a second end by means of a screw connection. Furthermore, the support element can be connected both at a first end to the cover element and at a second end to the rolling piston and/or the adjoining chassis part by means of a screw connection. For this purpose, the support element can have a fastening section at each end, which can be designed as an internal thread and/or as an external thread.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Deckelelement mit wenigstens einer Öffnung versehen. Dadurch steht das Innenvolumen des Abrollkolbens in Fluidaustausch mit dem durch den Rollbalg gebildeten Arbeitsraum, so dass das Innenvolumen des Abrollkolbens als Zusatzvolumen genutzt werden kann.In an advantageous embodiment, the cover element is provided with at least one opening. As a result, the inner volume of the rolling piston is in fluid exchange with the working space formed by the rolling bellows, so that the inner volume of the rolling piston can be used as an additional volume.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Deckelelement aus Kunststoff oder aus Metall gefertigt. Ein aus Kunststoff gefertigtes Deckelement ist vorteilhaft aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus Polyamid (PA) mit Glasfasern oder Polypropylen (PP) mit Glasfasern hergestellt. Ein aus Metall gefertigtes Deckelelement ist vorteilhaft aus Aluminium hergestellt.In an advantageous embodiment, the cover element is made of plastic or metal. A cover element made of plastic is advantageously made of a composite material, in particular of polyamide (PA) with glass fibers or polypropylene (PP) with glass fibers. A cover element made of metal is advantageously made of aluminum.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen schematisch dargestellt sind. Hierbei zeigen:

  • 1 einen Querschnitt durch eine Luftfeder gemäß einer nicht vom Hauptanspruch abgedeckten ersten Ausführungsform;
  • 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Luftfeder gemäß einer nicht vom Hauptanspruch abgedeckten zweiten Ausführungsform;
  • 3 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Luftfeder gemäß einer nicht vom Hauptanspruch abgedeckten dritten Ausführungsform;
  • 4 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Luftfeder gemäß einer vierten Ausführungsform;
  • 5 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Luftfeder gemäß einer fünften Ausführungsform;
  • 6 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Luftfeder gemäß einer sechsten Ausführungsform; und
  • 7 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch eine Luftfeder gemäß einer nicht vom Hauptanspruch abgedeckten siebten Ausführungsform.
The invention is explained in more detail below using exemplary embodiments which are shown schematically in the attached drawings. Here show:
  • 1 a cross section through an air spring according to a first embodiment not covered by the main claim;
  • 2 a detail of a cross section through an air spring according to a second embodiment not covered by the main claim;
  • 3 a detail of a cross section through an air spring according to a third embodiment not covered by the main claim;
  • 4 a detail of a cross section through an air spring according to a fourth embodiment;
  • 5 a detail of a cross section through an air spring according to a fifth embodiment;
  • 6 a detail of a cross section through an air spring according to a sixth embodiment; and
  • 7 a section of a cross section through an air spring according to a seventh embodiment not covered by the main claim.

In 1 ist eine nicht vom Hauptanspruch abgedeckte Luftfeder 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt, die zwischen einem nicht dargestellten tragenden Teil eines Nutzfahrzeuges und einem nicht dargestellten Fahrwerksteil, wie beispielsweise einer Fahrwerksachse eines Nutzfahrzeugs, anordenbar ist.In 1 an air spring 10 not covered by the main claim is shown according to a first embodiment, which can be arranged between a non-illustrated load-bearing part of a commercial vehicle and a chassis part (not shown), such as a chassis axle of a commercial vehicle.

Die Luftfeder 10 weist einen Abrollkolben 12, ein Abschlusselement 14 und einen Rollbalg 16 auf. Der Rollbalg 16 ist an einem ersten freien Ende 18 mit dem Abrollkolben 12 und an einem zweiten freien Ende 20 mit dem Abschlusselement 14 verbunden, um so einen mit Fluid, insbesondere mit Luft, gefüllten Arbeitsraum 22 zu bilden. Das Abschlusselement 14 ist vorliegend als Platte ausgebildet, wobei das zweite freie Ende 20 mit einem Randabschnitt des Abschlusselements 14 verklemmt ist. Ferner weißt das Abschlusselement 14 Befestigungselemente 24 zur Befestigung an einem tragenden Teil eines Nutzfahrzeuges auf.The air spring 10 has a rolling piston 12 , a closing element 14 and a rolling bellows 16 . The rolling bellows 16 is connected to the rolling piston 12 at a first free end 18 and to the closing element 14 at a second free end 20 in order to form a working chamber 22 filled with fluid, in particular with air. In the present case, the closing element 14 is designed as a plate, with the second free end 20 being clamped to an edge section of the closing element 14 . Furthermore, the closing element 14 has fastening elements 24 for fastening to a supporting part of a commercial vehicle.

Der Abrollkolben 12 ist näherungsweise hohlzylinderförmig ausgebildet und weist einen Bodenabschnitt 26, eine Kolbenwand 28 und einen Randabschnitt 30 auf. Innerhalb der Kolbenwand 28 ist eine Versteifungsstruktur 32 angeordnet, die mehrere in äquidistanten Abständen voneinander angeordnete Versteifungsrippen 33 aufweist, die von der Kolbenwand 28 radial nach innen ragen und mit dieser stoffschlüssig verbunden sind. Wie in 1 ersichtlich ist, rollt der Rollbalg 16 an der Außenfläche der Kolbenwand 28 während des Ein- und Ausfederns ab. Der Abrollkolben 12 ist einteilig aus einem Verbundwerkstoff, insbesondere aus Polyamid (PA) mit Glasfasern oder Polypropylen (PP) mit Glasfasern, hergestellt. Darüber hinaus kann der Abrollkolben auch aus Metall, insbesondere Aluminium, hergestellt sein.The rolling piston 12 is approximately in the form of a hollow cylinder and has a bottom section 26 , a piston wall 28 and an edge section 30 . Arranged within the piston wall 28 is a stiffening structure 32 which has a plurality of stiffening ribs 33 which are arranged at equal distances from one another and protrude radially inward from the piston wall 28 and are integrally connected thereto. As in 1 As can be seen, the rolling bellows 16 rolls on the outer surface of the piston wall 28 during compression and rebound. The rolling piston 12 is made in one piece from a composite material, in particular from polyamide (PA) with glass fibers or polypropylene (PP) with glass fibers. In addition, the rolling piston can also be made of metal, in particular aluminum.

Das erste freie Ende 18 des Rollbalgs 16 weist einen wulstförmigen Endabschnitt 34 mit einem undehnbaren Wulstkern 36 auf und ist an dem Abrollkolben 12 befestigt. Dabei ist das erste freie Ende 18 des Rollbalgs 16, insbesondere der wulstförmige Endabschnitt 34, an einer Innenseite 38 des Randabschnitts 30 mittels eines Deckelements 40 festgelegt. Das Deckelelement 40 ist in eine von dem Randabschnitt 30 gebildete Öffnung 42 eingepresst.The first free end 18 of the rolling bladder 16 has a bulbous end portion 34 with an inextensible bead core 36 and is attached to the rolling piston 12 . The first free end 18 of the rolling bellows 16, in particular the bead-shaped end section 34, is fixed on an inner side 38 of the edge section 30 by means of a cover element 40. The cover element 40 is pressed into an opening 42 formed by the edge section 30 .

Das Deckelelement 40 kann aus Metall oder Kunststoff hergestellt sein und weist einen Bodenabschnitt 44, einen konisch verlaufenden Wandabschnitt 46 und einen Klemmrand 48 auf. Der konische Wandabschnitt 46 verklemmt den wulstförmigen Endabschnitt 34 an der Innenseite 38 des Randabschnitts 30. Der Klemmrand 48 legt den Rollbalg 16 auf dem Randabschnitt 30 fest, wobei der Rollbalg 16 den Randabschnitt 30 schlaufenförmig umgibt, wie in 1 gezeigt ist. Das Deckelelement 40, insbesondere der Bodenabschnitt 44, weist ein Pufferelement 50 auf, das dem Arbeitsraum 22 zugewandt ist. Das Pufferelement 50 dient als Anschlag während einer axialen Bewegung des Abrollkolbens 12 und begrenzt somit die axiale Auslenkung des Abrollkolbens 12. Vorliegend ist das Pufferelement 50 stoffschlüssig mit dem Bodenabschnitt 44 verbunden.The cover member 40 may be made of metal or plastic and includes a bottom portion 44, a tapered wall portion 46 and a clamping rim 48. The conical wall section 46 clamps the bead-shaped end section 34 on the inside 38 of the edge section 30. The clamping edge 48 fixes the rolling bellows 16 on the edge section 30, the rolling bellows 16 surrounding the edge section 30 in a loop-like manner, as in FIG 1 is shown. The cover element 40, in particular the base section 44, has a buffer element 50 which faces the working space 22. The buffer element 50 serves as a stop during an axial movement of the rolling piston 12 and thus limits the axial deflection of the rolling piston 12 .

Das Deckelelement 14 ist zudem mit einem Stützelement 52 verbunden, das vorliegend als Bolzenstange aus Metall gebildet ist. Über das Stützelement 52 ist das Deckelelement 40 an dem Abrollkolben 12 und/oder einer nicht dargestellten Fahrwerksachse verbunden. Vorliegend ist das Stützelement 52 mit dem Deckelelement 40 verschweißt und mit dem Abrollkolben 12 und/oder einer angrenzenden Fahrwerksachse über das Stützelement 52 verbunden. Hierzu weist das Stützelement 52 endseitig einen Befestigungsabschnitt 54 auf, der mit einem Außengewinde versehen ist. Über den Befestigungsabschnitt 54 erfolgt die Anbindung an den Abrollkolben 12 und/oder einer angrenzenden Fahrwerksachse. Der Befestigungsabschnitt 54 kann auch aus einem mit dem Stützelement 52 verbundenem Befestigungselement, wie beispielsweise einer Schraube, gebildet sein.The cover element 14 is also connected to a support element 52, which in the present case is formed as a metal bolt rod. The cover element 40 is connected to the rolling piston 12 and/or a chassis axis (not shown) via the support element 52 . In the present case, the support element 52 is welded to the cover element 40 and connected to the rolling piston 12 and/or an adjacent chassis axle via the support element 52 . For this purpose, the support element 52 has a fastening section 54 at the end, which is provided with an external thread. The attachment section 54 is used to connect to the rolling piston 12 and/or an adjacent chassis axle. The fastening portion 54 may also be formed of a fastener such as a screw connected to the support member 52 .

Durch das Zusammenspiel von konisch ausgebildetem Wandabschnitt 46 und wulstförmigen Endabschnitt 26 verklemmt sich das erste freie Ende 18 während einer freien Ausformung des Rollbalgs 16 in Zugrichtung. Dadurch wird ein Herausziehen des Rollbalgs 16 aus dem Abrollkolben 12 verhindert. Zudem sichert das mit dem Abrollkolben 12 und/oder einer angrenzenden Fahrwerksachse verbundene Stützelement 52 das Deckelelement 40 vor einem Herausziehen aus der Öffnung 42 während einer freien Ausformung des Rollbalgs 16. Somit kann eine mit dem Abrollkolben 12 verbundene Fahrzeugachse nur durch den Rollbalg 16 gehalten werden. Zudem ist ein druckloses Abrollverhalten möglich.Due to the interaction of the conical wall section 46 and the bead-shaped end section 26, the first free end 18 is clamped during free shaping of the rolling bellows 16 in the pulling direction. This prevents the rolling bellows 16 from being pulled out of the rolling piston 12 . In addition, the support element 52 connected to the rolling piston 12 and/or an adjacent chassis axle secures the cover element 40 from being pulled out of the opening 42 during free shaping of the rolling bellows 16. A vehicle axle connected to the rolling piston 12 can therefore only be held by the rolling bellows 16 . In addition, a pressure-free rolling behavior is possible.

Nachfolgend werden in den 2 bis 7 weitere Ausführungsformen der Luftfeder 10 gezeigt, zu deren Beschreibung die bereits zuvor verwendeten Bezugszeichen für gleiche oder funktionsgleiche Teile verwendet werden.Below are in the 2 until 7 further embodiments of the air spring 10 are shown, for the description of which the reference symbols already used are used for identical or functionally identical parts.

In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Luftfeder 10 gezeigt, die sich von der ersten Ausführungsform durch die Ausbildung des Klemmrands 48 des Deckelelements 40 unterscheidet. Der Klemmrand 48 ist näherungsweise u-förmig ausgebildet und umgreift den Rollbalg 16, der den Randabschnitt 30 schlaufenförmig umgibt. Dadurch wirkt der u-förmige Klemmrand 48 als Verstärkung für den Randabschnitt 30, so dass ein Ausknicken des Randabschnitts 30 infolge der auf ihn wirkenden Quer- beziehungsweise Radialkräfte verhindert wird.In 2 a second embodiment of an air spring 10 is shown, which differs from the first embodiment in the design of the clamping edge 48 of the cover element 40 . The clamping edge 48 is approximately U-shaped and encompasses the rolling bellows 16, which surrounds the edge section 30 in the form of a loop. As a result, the U-shaped clamping edge 48 acts as a reinforcement for the edge section 30, so that the edge section 30 is prevented from buckling as a result of the transverse or radial forces acting on it.

In 3 ist eine nicht vom Hauptanspruch abgedeckte dritte Ausführungsform einer Luftfeder 10 gezeigt, die sich von der zweiten Ausführungsform durch die Befestigung des Deckelelements 40 an dem Abrollkolben 12 beziehungsweise einer benachbarten Fahrzeugachse sowie der Befestigung des Pufferelements 50 an dem Deckelelement 40 unterscheidet. Wie in 3 ersichtlich ist, ist das Stützelement 52 mittels einer Schraubverbindung mit dem Deckelelement 40 verbunden. Hierzu weist das Deckelelement 40 eine Durchgangsöffnung 56 auf, durch welche ein Befestigungselement 58 hin- durch geführt ist. Das Befestigungselement 58 weist einen Kopfabschnitt 60, der mit dem Pufferelement 50 verbunden ist, und einen Gewindeabschnitt 62 auf, der in ein am Stützelement 52 endseitig eingebrachtes Innengewinde eingeschraubt ist. Die Anbindung des Stützelements 52 an dem Abrollkolben 12 und/oder einer angrenzenden Fahrwerksachse erfolgt, wie für die erste Ausführungsform be- schrieben worden ist.In 3 shows a third embodiment of an air spring 10 that is not covered by the main claim, which differs from the second embodiment by the attachment of the cover element 40 to the rolling piston 12 or an adjacent vehicle axle and the attachment of the buffer element 50 to the cover element 40. As in 3 As can be seen, the support element 52 is connected to the cover element 40 by means of a screw connection. For this purpose, the cover element 40 has a through-opening 56 through which a fastening element 58 is guided. The fastening element 58 has a head section 60 which is connected to the buffer element 50 and a threaded section 62 which is screwed into an internal thread introduced at the end of the support element 52 . The connection of the support element 52 to the rolling piston 12 and/or an adjacent chassis axle takes place as has been described for the first embodiment.

In 4 ist eine vierte Ausführungsform einer Luftfeder 10 gezeigt, die sich von den zuvor gezeigten Ausführungsformen durch die im Randabschnitt 30 ausgebildete umlaufende, wulstförmige Verdickung 64 unterscheidet. Die wulstförmige Verdickung 64 verstärkt den Randabschnitt 30 und stützt diesen gegenüber die auf ihn wirkenden Quer- und Radialkräfte ab. Die Befestigung des Deckelelementes 40 an dem Abrollkolben 12 und/oder einer angrenzenden Fahrwerksachse ist entsprechend der dritten Ausführungsform ausgeführt.In 4 a fourth embodiment of an air spring 10 is shown, which differs from the previously shown embodiments by the peripheral, bead-shaped thickening 64 formed in the edge section 30 . The bead-shaped thickening 64 reinforces the edge section 30 and supports it in relation to the transverse and radial forces acting on it. The fastening of the cover element 40 to the rolling piston 12 and/or an adjoining chassis axle is carried out in accordance with the third embodiment.

In 5 ist eine fünfte Ausführungsform einer Luftfeder 10 gezeigt, die sich von den vorhergehenden Ausführungsformen in Folge der Verstärkung des Randabschnitts 30 sowie der Befestigung des Deckelelements 40 an dem Stützelement 52 unterscheidet. Zur Verstärkung des Randabschnitts 30 weist die Luftfeder 10 ein Verstärkungselement 66 in Form eines Ringelements aus Metall auf, das mittels einer Presspassung auf die Außenfläche des Randabschnitts 30 aufgesetzt ist. In einer nicht dargestellten Ausführungsform kann der Randabschnitt 30 mit einer Aussparung versehen sein, in welche das Verstärkungselement 66 eingesetzt ist. Ferner kann das Verstärkungselement 66 in eine Spritzgussform des Abrollkolbens 12 eingelegt und umspritzt werden, so dass das Verstärkungselement 66 stoffschlüssig mit dem Randabschnitt 30 verbunden ist. Zur Befestigung des Deckelelements 40 an dem Abrollkolben 12 beziehungsweise einer benachbarten Fahrwerkachse wird das Stützelement 52 durch eine in dem Deckelelement 40 eingebrachte Durchgangsöffnung 70 hindurchgeführt, wobei das Stützelement 52 endseitig einen Kopfabschnitt 72 aufweist, der im Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 70. Die Befestigung an dem Abrollkolben 12 und/oder einer angrenzenden Fahrwerksachse erfolgt, wie für die erste Ausführungsform beschrieben worden ist. Ferner ist bei der fünften Ausführungsform auf das Pufferelement 50 verzichtet worden.In 5 A fifth embodiment of an air spring 10 is shown, which differs from the previous embodiments as a result of the reinforcement of the edge portion 30 and the attachment of the cover member 40 to the support member 52. To reinforce the edge section 30, the air spring 10 has a reinforcing element 66 in the form of a ring element made of metal, which is placed on the outer surface of the edge section 30 by means of a press fit. In an embodiment that is not shown, the edge section 30 can be provided with a recess into which the reinforcement element 66 is inserted. Furthermore, the reinforcing member 66 in a spray Mold of the rolling piston 12 are inserted and encapsulated, so that the reinforcing element 66 is integrally connected to the edge portion 30. To attach cover element 40 to rolling piston 12 or an adjacent chassis axle, support element 52 is passed through a through-opening 70 made in cover element 40, with support element 52 having a head section 72 at the end, the diameter of which is larger than the diameter of through-opening 70. The attachment to the rolling piston 12 and/or an adjacent chassis axle takes place as has been described for the first embodiment. Furthermore, the buffer member 50 is omitted in the fifth embodiment.

In 6 ist eine sechste Ausführungsform einer Luftfeder 10 gezeigt, die sich von der fünften Ausführungsform dadurch unterscheidet, dass in das Deckelelement 40 Öffnungen 74 eingebracht sind. Dadurch kann das Innenvolumen des Abrollkolbens 12 als zusätzliches Volumen genutzt werden.In 6 a sixth embodiment of an air spring 10 is shown, which differs from the fifth embodiment in that openings 74 are introduced into the cover element 40 . As a result, the internal volume of the rolling piston 12 can be used as an additional volume.

In 7 ist eine nicht vom Hauptanspruch abgedecktesiebte Ausführungsform einer Luftfeder 10 gezeigt, die sich von der sechsten Ausführungsform durch die Ausbildung des wulstförmigen Endab- schnitts 26 unterscheidet. Der wulstförmige Endabschnitt 26 weist dabei keinen undehnbaren Wulstkern 28 auf.In 7 a seventh embodiment of an air spring 10 not covered by the main claim is shown, which differs from the sixth embodiment in the design of the bead-shaped end section 26 . The bead-shaped end section 26 does not have an inextensible bead core 28 .

Die Luftfeder 10 zeichnet sich durch die Befestigung des Rollbalgs 16 an der Innenseite 38 des Randabschnitts 30 mittels eines Deckelelements 40 aus. Dabei legt das Deckelelement 40 den Rollbalg 16 derart an der Innenseite 38 des Randabschnitts 30 fest, dass bei einer freien Ausformung, das heißt der Rollbalg 16 wird in Zugrichtung beansprucht und liegt nicht mehr an dem Abrollkolben 12 an, der wulstförmige Endabschnitt 34 nicht von dem Abrollkolben 12 abgezogen wird. Dadurch kann mittels der Luftfeder 10 eine damit verbundene Fahrwerksachse durch den Rollbalg 16 gehalten werden. Zudem ist ein druckloses Abrollverhalten möglich.The air spring 10 is distinguished by the attachment of the rolling bellows 16 to the inside 38 of the edge section 30 by means of a cover element 40 . The cover element 40 secures the rolling bellows 16 on the inner side 38 of the edge section 30 in such a way that when it is freely shaped, i.e. the rolling bellows 16 is stressed in the tensile direction and is no longer in contact with the rolling piston 12, the bead-shaped end section 34 is not separated from the Rolling piston 12 is deducted. As a result, a chassis axle connected thereto can be held by the rolling bellows 16 by means of the air spring 10 . In addition, a pressure-free rolling behavior is possible.

BezugszeichenlisteReference List

1010
Luftfederair spring
1212
Abrollkolbenrolling piston
1414
Abschlusselementfinal element
1616
Rollbalgrolling bellows
1818
erstes freies Endefirst free end
2020
zweites freies Endesecond free end
2222
Arbeitsraumworking space
2424
Befestigungselementfastener
2626
Bodenabschnittbottom section
2828
Kolbenwandpiston wall
3030
Randabschnittedge section
3232
Versteifungsstrukturstiffening structure
3333
Versteifungsrippestiffening rib
3434
wulstförmiger Endabschnittbulbous end section
3636
Wulstkernbead core
3838
Innenseiteinside
4040
Deckelelementcover element
4242
Öffnungopening
4444
Bodenabschnittbottom section
4646
Wandabschnittwall section
4848
Klemmrandclamping edge
5050
Pufferelementbuffer element
5252
Stützelementsupport element
5454
Befestigungsabschnittattachment section
5656
Durchgangsöffnungpassage opening
5858
Befestigungselementfastener
6060
Kopfabschnitthead section
6262
Gewindeabschnittthreaded section
6464
wulstförmige Verdickungbulbous thickening
6666
Verstärkungselementreinforcement element
6868
Ringelementring element
7070
Durchgangsöffnungpassage opening
7272
Kopfabschnitthead section
7474
Öffnungopening

Claims (8)

Luftfeder (10) umfassend einen Abrollkolben (12) und einen Rollbalg (16) mit wenigstens einem wulstförmigen Endabschnitt (34), wobei der wulstförmige Endabschnitt (34) einen undehnbaren Wulstkern (36) aufweist, wobei der Endabschnitt (34) mittels eines Deckelelementes (40) an einer näherungsweise hohlzylindrischen Innenseite (38) eines Randabschnitts (30) des Abrollkolbens (12) festgelegt ist, wobei der Randabschnitt (30) eine an einer Außenfläche des Randabschnitts (30) befindliche umlaufende wulstförmige Materialaufdickung (64) aufweist, oder wobei der Randabschnitt (30) ein ringförmiges Verstärkungselement (66) aus Metall aufweist, wobei - das Verstärkungselement (66) auf eine Außenfläche des Randabschnitts (30) mittels einer Presspassung aufgesetzt ist, oder - der Randabschnitt (30) mit einer Aussparung versehen ist, in die das Verstärkungselement (66) eingesetzt ist, oder - das Verstärkungselement (66) stoffschlüssig mit dem Randabschnitt (30) verbunden ist, indem das Verstärkungselement (66) in eine Spritzgussform des Abrollkolbens (12) eingelegt und umspritzt wurde.Air spring (10) comprising a rolling piston (12) and a rolling bellows (16) with at least one bead-shaped end section (34), the bead-shaped end section (34) having an inextensible bead core (36), the end section (34) being covered by means of a cover element ( 40) is fixed to an approximately hollow-cylindrical inner side (38) of a rim section (30) of the rolling piston (12), the rim section (30) having a peripheral bead-shaped material thickening (64) located on an outer surface of the rim section (30), or the Edge section (30) has an annular reinforcing element (66) made of metal, wherein - the reinforcing element (66) is placed on an outer surface of the edge section (30) by means of a press fit, or - the edge section (30) is provided with a recess into which the reinforcement element (66). is set, or - the reinforcing element (66) is materially connected to the edge section (30) by the reinforcing element (66) being inserted into an injection mold of the rolling piston (12) and overmolded. Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (40) in eine von dem Randabschnitt (30) gebildete Öffnung (42) eingepresst ist.air spring after claim 1 , characterized in that the cover element (40) is pressed into an opening (42) formed by the edge section (30). Luftfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (40) topfförmig ausgebildet ist und einen Wandabschnitt (46) und einen Klemmrand (48) aufweist.Air spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (40) is pot-shaped and has a wall section (46) and a clamping edge (48). Luftfeder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandabschnitt (46) konusförmig ausgebildet ist.air spring after claim 3 , characterized in that the wall section (46) is conical. Luftfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (40) über eine Schraubverbindung mit dem Abrollkolben (12) und/oder einem angrenzenden Fahrwerksteil verbunden ist.Air spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (40) is connected to the rolling piston (12) and/or an adjacent chassis part via a screw connection. Luftfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (40) über ein Stützelement (52) mit dem Abrollkolben (12) und/oder einem angrenzenden Fahrwerksteil verbunden ist.Air spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (40) is connected to the rolling piston (12) and/or an adjacent chassis part via a support element (52). Luftfeder nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, dass das Deckelelement (40) mit wenigstens einer Öffnung (74) versehen ist.Air spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (40) is provided with at least one opening (74). Luftfeder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelement (40) aus Kunststoff oder aus Metall gefertigt ist.Air spring according to one of the preceding claims, characterized in that the cover element (40) is made of plastic or metal.
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