DE102015210610A1 - Bellows for an air spring or a compressor - Google Patents
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- D10B2505/00—Industrial
- D10B2505/02—Reinforcing materials; Prepregs
Abstract
Die Erfindung betrifft einen Balg (22, 25) für eine Luftfeder (8a, 8b) oder einen Kompensator (19), welcher wenigstens eine in ein Elastomer eingebettete Gewebelage aufweist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator vorzuschlagen, der gegenüber dem Stand der Technik für höhere Temperaturen und höhere Drücke sowie für den Kontakt mit Lebensmitteln sowie im medizinischen Bereich geeignet ist. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Gewebelage (11, 11a, 12, 12a) aus einem Cord-Gewebe (16) besteht, und dass das Elastomer ein Silikon-Elastomer mit hoher Temperaturbeständigkeit und/oder mit Eignung für einen schadlosen Kontakt mit Lebensmitteln sowie mit medizinischen Produkten oder Zwischenprodukten ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine Luftfederanlage für ein Fahrzeug, bei welcher zumindest eine Luftfeder mit einem erfindungsgemäßen Balg ausgestattet ist.The invention relates to a bellows (22, 25) for an air spring (8a, 8b) or a compensator (19), which has at least one fabric layer embedded in an elastomer. The invention has for its object to provide a bellows for an air spring or a compensator, which is compared to the prior art for higher temperatures and higher pressures and for contact with food and in the medical field is suitable. According to the invention it is provided that the at least one fabric layer (11, 11a, 12, 12a) consists of a cord fabric (16), and that the elastomer is a silicone elastomer with high temperature resistance and / or suitable for a harmless contact with food as well as with medical products or intermediates. Moreover, the invention relates to an air suspension system for a vehicle, in which at least one air spring is equipped with a bellows according to the invention.
Description
Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator sowie Luftfederanlage für ein Fahrzeug Bellows for an air spring or a compensator and air spring system for a vehicle
Die Erfindung betrifft einen Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator sowie eine Luftfederanlage für ein Fahrzeug. The invention relates to a bellows for an air spring or a compensator and an air spring system for a vehicle.
Eine gattungsgemäße Luftfeder ist aus der
Die üblichen Elastomermischungen in Luftfederbälgen bestehen aus Natur-Kautschuk (NR), Butadien-Kautschuk (BR), Chloropren-Kautschuk (CR) sowie Verschnittmischungen aus NR und BR oder NR und CR. Die maximal zulässige Betriebstemperatur dieser Elastomermischungen beträgt nur 70°C bis 80°C, und die üblichen Festigkeitsträger in Luftfederbälgen sind Cord-Gewebe, welche durch ihren unidirektionalen Aufbau eine hohe Verformbarkeit bei gleichzeitiger Druckbeständigkeit aufweisen. The usual elastomer blends in air spring bellows consist of natural rubber (NR), butadiene rubber (BR), chloroprene rubber (CR) and blend blends of NR and BR or NR and CR. The maximum allowable operating temperature of these elastomer blends is only 70 ° C to 80 ° C, and the usual strength carriers in bellows are cord fabric, which have a high deformability with simultaneous pressure resistance by their unidirectional structure.
Kompensatoren sind eine Bauform von Elastomerbälgen, deren Hauptanwendungsgebiete Rohrleitungssysteme im Anlagenbau, in Kraftwerken, in Maschinen und Apparaturen sind. Ein Kompensator besteht aus mindestens einem Elastomerbalg, welcher in einem Elastomer eingebettete Gewebelagen aufweist. Hinzu kommen Befestigungselemente, wie Flansche und Schrauben. Die üblichen Elastomermischungen in Kompensatorbälgen sind NR, CR, IIR (Butyl-Kautschuk), EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk), NBR (Nitril-Butadien-Kautschuk), und CSM (Chlor-Sulfat-Polyethylen), die ebenfalls nur für eine maximale Betriebstemperatur von 70°C bis 80°C geeignet sind. Des Weiteren werden für Kompensatorbälge Silikon-Glasgewebe, Aluminium-Silikon-Glasgewebe und mit Silikon-Kautschuk beschichtete Polyester-Gewebe genutzt, die Betriebstemperaturen von 150°C bis zu maximal 260°C zulassen, jedoch nur mit 0,2 bar bis 0,4 bar kurzzeitig belastbar sind. Des Weiteren begrenzen Mischungsbestandteile, wie Weichmacher, Öle, Ruße, Alterungsschutzmittel und Beschleuniger die Zulassung von solchen Kompensatoren in den Bereichen Lebensmittel und Medizin. Compensators are a type of elastomer bellows whose main applications are piping systems in plant construction, in power plants, in machines and apparatuses. A compensator consists of at least one elastomer bellows, which has embedded in an elastomer fabric layers. There are also fasteners, such as flanges and screws. The usual elastomer blends in Kompensatorbälgen are NR, CR, IIR (butyl rubber), EPDM (ethylene-propylene-diene rubber), NBR (nitrile-butadiene rubber), and CSM (chlorine-sulphate-polyethylene), which also only are suitable for a maximum operating temperature of 70 ° C to 80 ° C. Furthermore, compensator bellows use silicone glass fabric, aluminum-silicone glass fabric and polyester fabric coated with silicone rubber, which allow operating temperatures of 150 ° C up to a maximum of 260 ° C, but only with 0.2 bar to 0.4 bar are short-term loadable. Furthermore, blend components such as plasticizers, oils, carbon blacks, anti-aging agents and accelerators limit the approval of such compensators in the food and medical fields.
Die derzeit genutzten Festigkeitsträger sind Cordgewebe, die in den Elastomermischungen NR, CR, IIR, EPDM, NBR oder CSM sowie in deren Verschnittmischungen eingebettet sind. Die in Silikon beziehungsweise Silikon-Kautschuk eingebetteten Gewebe sind jedoch Flächengewebe, weshalb diese Kompensatoren für höhere Drücke nicht geeignet sind. Derartige Kompensatoren sind beispielsweise auf der Internet-Seite
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator vorzustellen, der gegenüber dem Stand der Technik für höhere Temperaturen und höhere Drücke sowie für den Kontakt mit Lebensmitteln und im medizinischen Bereich geeignet ist. Außerdem soll eine Luftfederanlage für ein Fahrzeug vorgestellt werden, bei dem zumindest eine Luftfeder mit einem hitzebeständigen Balg ausgestattet ist. Against this background, the invention has for its object to present a bellows for an air spring or a compensator, which is compared to the prior art for higher temperatures and higher pressures and for contact with food and medical applications. In addition, an air spring system for a vehicle will be presented, in which at least one air spring is equipped with a heat-resistant bellows.
Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch eine Luftfederanlage gemäß den Merkmalen des Anspruchs 9. This object is achieved by a bellows for an air spring or a compensator with the features of claim 1, and by an air spring system according to the features of
Vorteilhafte Weiterbildungen derselben sind in den Unteransprüchen definiert. Advantageous developments thereof are defined in the subclaims.
Die Erfindung betrifft demnach zunächst einen Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator, welcher wenigstens eine in ein Elastomer eingebettete Gewebelage aufweist. Zur Lösung der Aufgabe ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Gewebelage aus einem Cord-Gewebe besteht, und dass das Elastomer ein Silikon-Elastomer mit hoher Temperaturbeständigkeit und/oder mit Eignung für einen schadlosen Kontakt mit Lebensmitteln sowie mit medizinischen Produkten oder Zwischenprodukten ist. Accordingly, the invention initially relates to a bellows for an air spring or a compensator which has at least one fabric layer embedded in an elastomer. To achieve the object it is provided that the at least one fabric layer consists of a cord fabric, and that the elastomer is a silicone elastomer with high temperature resistance and / or suitable for harmless contact with food and with medical products or intermediates.
Durch die Nutzung eines solchen Silikon-Elastomers zur Einbettung eines Cord-Gewebes wird ein sehr temperaturbeständiger und chemisch neutraler Balg für eine Luftfeder oder einen Kompensator erzeugt. By using such a silicone elastomer for embedding a cord tissue, a very temperature-resistant and chemically neutral bellows for an air spring or a compensator is generated.
In Weiterbildung dieses Balges kann vorgesehen sein, dass das Cord-Gewebe aus Kettfäden sowie Schussfäden besteht, wobei die Kettfäden in Abhängigkeit von der zu erwartenden maximalen Betriebstemperatur die im folgenden aufgezählten Fasern aufweisen, nämlich Polyamid-Fasern, Polyester-Fasern, para-Aramid-Fasern, meta-Aramid-Fasern, PEEK-(Polyetheretherketon-)Fasern, Glasfasern. Konkret kann vorgesehen sein, dass die Kettfäden für eine Betriebstemperatur bis 110°C aus Polyamid-Fasern, für eine Betriebstemperatur bis 130°C aus Polyester-Fasern und para-Aramid-Fasern, für eine Betriebstemperatur bis 190°C aus meta-Aramid-Fasern, und für eine Betriebstemperatur von mehr als 200°C aus PEEK-(Polyetheretherketon-)Fasern und/oder Glasfasern bestehen. In a development of this bellows, it can be provided that the cord fabric consists of warp threads and weft threads, the warp threads having the following enumerated fibers depending on the expected maximum operating temperature, namely polyamide fibers, polyester fibers, para-aramid fibers. Fibers, meta-aramid fibers, PEEK (polyetheretherketone) fibers, glass fibers. Specifically, it can be provided that the warp threads for an operating temperature of up to 110 ° C of polyamide fibers, for an operating temperature up to 130 ° C of polyester fibers and para-aramid fibers, for an operating temperature up to 190 ° C from meta-aramid Fibers, and for an operating temperature in excess of 200 ° C, of PEEK (polyetheretherketone) fibers and / or glass fibers.
Vorzugsweise besteht das Silikon-Elastomer aus einem MVQ-(Methyl-Vinyl-)Silikon. Preferably, the silicone elastomer is an MVQ (methyl vinyl) silicone.
Weiter kann vorgesehen sein, dass bei einem mehrlagigen Aufbau des Cord-Gewebes die Kettfäden im Kreuzverbund angeordnet sind. Das Cord-Gewebe kann in mehreren Lagen übereinander angeordnet sein, wobei die Kettfäden einer ersten Gewebelage beispielsweise unter einem ersten Winkel von 45° und die Kettfäden der nächsten Gewebelage beispielsweise unter einem zweiten Winkel von 135° zur Längsachse des Balges ausgerichtet sind. Weitere derart ausgebildete Gewebelagen können, die radiale Dicke des Balges vergrößernd, darüber angeordnet sein. It can further be provided that in a multilayer structure of the cord fabric, the warp threads are arranged in the cross-compound. The cord fabric can be arranged one above the other in several layers, wherein the warp threads of a first fabric layer, for example at a first angle of 45 ° and the warp threads of the next fabric layer are aligned, for example, at a second angle of 135 ° to the longitudinal axis of the bellows. Further tissue layers formed in this way can be arranged above them, increasing the radial thickness of the bellows.
Der Balg kann gemäß einer Ausführungsform zur Bildung einer Luftfeder an seinen beiden axialen Enden mit einer Anschlussplatte verbunden sein. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass der Balg zur Bildung einer Luftfeder an einem axialen Ende mit einem Kolben sowie an seinem anderen axialen Ende mit einer Anschlussplatte verbunden ist. The bellows may be connected at its two axial ends with a connection plate according to an embodiment for forming an air spring. But it can also be provided that the bellows is connected to form an air spring at one axial end with a piston and at its other axial end with a connection plate.
Eine spezielle Ausführungsform sieht vor, dass der die Merkmale der Erfindung aufweisende Balg zur Bildung einer Luftfeder in einem Schienenfahrzeug an einem axialen Ende mit einer Felge und an seinem anderen axialen Ende mit einer Anschlussplatte des Schienenfahrzeugs verbunden ist. A specific embodiment provides that the bellows comprising the features of the invention for forming an air spring in a rail vehicle is connected at one axial end to a rim and at its other axial end to a connection plate of the rail vehicle.
Sofern der erfindungsgemäße Balg zur Herstellung eines Kompensators genutzt wird, welcher beispielsweise axial mit zwei Rohrleitungsenden verbunden werden soll, kann gemäß einer anderen Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Balg an jedem seiner axialen Enden mit einem Rohrflansch verbunden ist. Dieser Rohrflansch ist beispielsweise scheibenförmig ausgebildet, er kann aber auch eine andere Geometrie aufweisen. If the bellows according to the invention is used for producing a compensator, which is to be connected, for example, axially with two pipe ends, according to another embodiment it can be provided that the bellows is connected at each of its axial ends to a pipe flange. This pipe flange is for example disk-shaped, but it can also have a different geometry.
Bei diesem Kompensator mit dem erfindungsgemäßen Balg kann weiter vorgesehen sein, dass die axialen Enden des Balges jeweils in eine axial äußere, stirnseitige, ringförmige Nut des jeweils zugeordneten scheibenförmigen Flansches eingesetzt sind, und dass die axialen Enden des Balges jeweils die Funktion eines Dichtringes beim Zusammenbau der Flansche mit anzuschließenden Rohrflanschen wahrnehmen. In this compensator with the bellows according to the invention can be further provided that the axial ends of the bellows are each inserted into an axially outer, frontal, annular groove of the respective associated disc-shaped flange, and that the axial ends of the bellows respectively the function of a sealing ring during assembly perceive the flanges with pipe flanges to be connected.
Zur Lösung der eine Luftfederanlage mit mehreren Luftfedern für ein Fahrzeug betreffenden Aufgabe ist vorgesehen, dass wenigstens eine dieser Luftfedern einen sehr wärmebeständigen Balg gemäß den beschriebenen Merkmalen aufweist, welche in der Nähe einer oder mehrerer Wärmequellen angeordnet ist, während andere, entfernt von der wenigstens einen Wärmequelle angeordnete Luftfedern jeweils Bälge aus konventionellem Cord-Gewerbe und konventionellen Elastomermischungen, wie NR-, NR/BR-Verschnittmischungen, CR- oder NR/CR-Verschnittmischungen, aufweisen. To solve the air spring system with a plurality of air springs for a vehicle-related task is provided that at least one of these air springs has a very heat-resistant bellows according to the described features, which is located in the vicinity of one or more heat sources, while others, away from the at least one Heat source arranged air springs respectively bellows from conventional cord industry and conventional elastomer blends, such as NR, NR / BR Blend Blends, CR or NR / CR Blend Blends, have.
Luftfedern mit erfindungsgemäß ausgebildeten Bälgen lassen sich als Kabinenfederung von Lastkraftwagen in der Nähe einer Abgasanlage oder eines Turboladers, als Lastkraftwagen-Achsfederung in der Nähe der Abgasanlage, eines Katalysators oder des Turboladers, an einer Lastkraftwagen-Vorderachse innerhalb einer Motorkapselung, als Riemenspanneinrichtung für den Antrieb eines Klimakompressors eines Nutzfahrzeugs, die im Motorraum angeordnet ist, für den Betrieb von luftgefederten Fahrzeugen, wie etwa Stadtbussen, in Ländern mit hohen Umgebungstemperaturen nutzen, beispielsweise in Ländern mit Wüstenklima. Air springs with bellows designed according to the invention can be used as cab suspension of trucks in the vicinity of an exhaust system or a turbocharger, as truck axle suspension in the vicinity of the exhaust system, a catalytic converter or the turbocharger, on a truck front axle within a motor encapsulation, as a belt tensioning device for the drive an air-conditioning compressor of a commercial vehicle, which is arranged in the engine compartment, for the operation of air-suspended vehicles, such as city buses, use in countries with high ambient temperatures, for example in countries with desert climate.
Wegen der Nutzung eines chemisch verbindungsneutralen Silikon-Elastomers zur Einbettung des Cord-Gewebes des Balges kann eine mit diesem Balg versehene Luftfeder oder ein solcher Kompensator sehr vorteilhaft in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden, beispielsweise zum Pressen von Käselaibrohlingen, oder bei medizinischen Anwendungen. Das gleiche gilt für Kompensatoren, die in heißen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden, etwa in heißen Medien in der Lebensmittelindustrie oder bei der Herstellung medizinischer Produkte. Because of the use of a chemically compound-neutral silicone elastomer for embedding the cord fabric of the bladder, provided with this bellows air spring or such a compensator can be used very advantageously in the food industry, for example, for pressing Käselaibrohlingen, or in medical applications. The same applies to compensators that are used in hot ambient conditions, such as in hot media in the food industry or in the manufacture of medical products.
Der erfindungsgemäße Luftfederbalg beziehungsweise der erfindungsgemäße Kompensatorbalg weisen eine große Beständigkeit auch bei vergleichsweise hohen Temperaturen auf, sowie eine große Balgwand-Flexibilität durch die Verwendung von Cord-Geweben. Durch den Entfall von gemäß dem Stand der Technik notwendigen partiellen Hitzeschutzvorrichtungen, wie metallischen Hitzeschutzschilden, können die Herstellkosten eines Kraftfahrzeugs oder einer anderen abzufedernden Vorrichtung gering gehalten werden. The bellows according to the invention or the Kompensatorbalg invention have a high resistance even at relatively high temperatures, and a large bellows wall flexibility through the use of cord fabrics. The elimination of necessary according to the prior art partial heat protection devices, such as metallic heat shields, the manufacturing cost of a motor vehicle or other device to be mitigated can be kept low.
Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter Luftfederbalg lässt sich als Rollbalg, als Schlauchrollbalg, als Einfaltenbalg oder als Mehrfaltenbalg gestalten, ebenso für Schienenfahrzeuge als Halbbalg oder als Gürtelrollbalg. A trained according to the invention air spring bellows can be designed as a rolling bellows, as a hose roll bellows, as Einfaltbalg or Mehrfaltenbalg, as well as for rail vehicles as a semi-bellows or as Gürtelrollbalg.
Durch die Verwendung der genannten Materialien für das Elastomer ergibt sich eine sehr gute Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen, die Zulassungsfähigkeit für die Bereiche der Produktion von Lebensmitteln und Medizinprodukten, eine hohe Beständigkeit gegen Reinigungsmittel, wie zum Beispiel Laugen, sowie eine große dynamische Tüchtigkeit durch die Verwendung von Cord-Geweben. The use of these materials for the elastomer provides very good resistance to high temperatures, the ability to be used in the areas of food and medical device production, high resistance to detergents, such as alkalis, as well as high dynamic efficiency through use of cord fabrics.
Die Erfindung wird nachstehend anhand einiger Ausführungsbeispiele weiter erläutert. In der Zeichnung zeigt The invention will be explained below with reference to some embodiments. In the drawing shows
Das in
Zu der Luftfederanlage dieses Fahrzeugs
Bei dem in
Wie
Erfindungsgemäß ausgebildete Bälge
Der in
Der Aufbau des Silikon-Elastomer-Balgs
Der erfindungsgemäße Luftfederbalg
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1a, 1b 1a, 1b
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 2a, 2b2a, 2b
- Vorderräder front wheels
- 3a, 3b3a, 3b
- Hinterräder rear wheels
- 4a, 4b4a, 4b
- Luftfedern mit konventionellem Balg Air springs with conventional bellows
- 4c, 4d4c, 4d
- Luftfedern mit konventionellem Balg Air springs with conventional bellows
- 4e 4e
- Luftfeder mit konventionellem Balg Air spring with conventional bellows
- 5 5
- Verbrennungskraftmaschine Internal combustion engine
- 6 6
- Erste Wärmequelle, motornahe Abgasleitung First heat source, close to the engine exhaust pipe
- 7 7
- Zweite Wärmequelle, Abgasanlage Second heat source, exhaust system
- 8a, 8b8a, 8b
- Luftfedern mit erfindungsgemäßen Balg Air springs with bellows according to the invention
- 9 9
- Anschlussplatte, Konusplatte Connection plate, cone plate
- 10 10
- Kolben piston
- 11 11
- Erste Gewebelage First tissue layer
- 11a 11a
- Dritte Gewebelage Third fabric layer
- 12 12
- Zweite Gewebelage Second fabric layer
- 12a 12a
- Vierte Gewebelage Fourth fabric layer
- 13 13
- Äußere Deckschicht Outer cover layer
- 14 14
- Innere Deckschicht Inner cover layer
- 15a, 15b15a, 15b
- Balgwülste Balgwülste
- 16 16
- Cord-Gewebelage Corduroy fabric layer
- 17 17
- Kettfäden warp
- 18 18
- Schussfäden wefts
- 19 19
- Kompensator compensator
- 20 20
- Hinterachse rear axle
- 21 21
-
Ringförmige Nut im Flansch
23a Annular groove in theflange 23a - 22 22
- Silikon-Elastomer-Balg, Luftfederbalg Silicone elastomer bellows, air spring bellows
- 23a, 23b23a, 23b
- Scheibenförmige Flansche Disc-shaped flanges
- 24a, 24b24a, 24b
-
Gewindebohrungen in den Flanschen
23a ,23b Threaded holes in theflanges 23a .23b - 25 25
- Silikon-Elastomer-Balg, Kompensatorbalg Silicone elastomer bellows, compensator bellows
- 26 26
-
Axiales Ende des Kompensatorbalges
25 Axial end ofKompensatorbalges 25 - 27 27
- Längsachse des Balges Longitudinal axis of the bellows
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102006019011 A1 [0003] DE 102006019011 A1 [0003]
Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
- www.madeko.de/kompensatoren_silikon_weiss.htm [0006] www.madeko.de/kompensatoren_silikon_weiss.htm [0006]
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Non-Patent Citations (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R082 | Change of representative |
Representative=s name: KILSCH, ARMIN, DIPL.-ING., DE |
|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication |