DE102017203454A1

DE102017203454A1 - Luftfederrollbalg mit Stützbalg

Info

Publication number: DE102017203454A1
Application number: DE102017203454.8A
Authority: DE
Inventors: Christoph Bank; Guido Lensch
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2017-03-02
Filing date: 2017-03-02
Publication date: 2018-09-06
Anticipated expiration: 2037-03-03
Also published as: DE102017203454B4

Abstract

Luftfederrollbalg (1) aus elastomerem Material, welcher bereichsweise von einem äußeren Stützbalg (2) umgegeben ist, wobei der Stützbalg (2) zumindest teilweise mit dem Luftfederrollbalg (3) zusammenvulkanisiert ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftfederrollbalg aus elastomerem Material, wobei der Luftfederrollbalg bereichsweise von einem äußeren Stützbalg umgegeben ist.
Luftfedern die zwischen Fahrwerk und Karosserie eingespannt sind und die einen Luftfederrollbalg aufweisen, der wiederum zwischen einem Luftfederdeckel und einem Abrollkolben befestigt ist, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck, wobei der Luftfederbalg unter Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenkontur eines konzentrischen Bauteiles abrollt, üblicherweise auf dem Luftfederkolben/Abrollkolben. Eine derartige Luftfeder wird häufig in Straßen- oder Schienenfahrzeugen eingesetzt, um eine komfortable Federung zu erreichen.
Bei bisherigen Ausführungsformen einer Luftfeder wird ein Luftfederbalg verwendet, welcher eine geringe Anzahl von Lagen von Gewebefestigkeitsträgern aufweist und als eine außengeführte Variante ausgeprägt ist. Bei üblichen Ausführungsformen eines Luftfederbeins weist der Luftfederbalg zwei Lagen von Gewebefestigkeitsträgern auf, bei denen die jeweiligen Fadenverstärkungen überkreuzt in einem definierten Winkel, zum Beispiel 70°, zur zentralen Längsachse eines Luftfederbeins angeordnet sind. Zum Ausgleich von Kardanik und Torsion in der Fahrwerkskinematik weisen die Luftfederbälge der heutigen Luftfederbeine häufig zusätzlich eine Kardanikfalte auf, wobei dieser freiliegende dünne Bereich nicht mehr den Berstdruckansprüchen genügen kann. Daher wird dieser Bereich zwischen dem Luftfederdeckel und der Außenführung durch zusätzliche Gewebe- und/oder Elastomerlagen in Kreuzlagenbauweise verstärkt.
Zur zusätzlichen Verstärkung des freiliegenden Kardanikfaltenbereichs wird gemäß der DE 102013203887 A1 der Luftfederbalg um eine Soll-Knickstelle umgeschlagen. Dieser Lagenumschlag erfolgt im Bereich des Luftfederdeckels und wird in einer solchen Länge zurückgestülpt, dass der Lagenumschlag nach dem Zusammenbau der Luftfeder die Außenführung mit einer Überdeckung teilweise überdeckt, wobei die Außenführung im Bereich der Überdeckung des Lagenumschlages an dem Luftfederbalg mittels eines äußeren Klemmelementes befestigt ist. Das Umschlagen des Lagenumschlags kann dabei vor der Vulkanisation, sowie auch nach der Vulkanisation des Balg-Rohlings erfolgen. Das Umschlagen das des Luftfederbalgs ist allerdings im Herstellprozess nachteilig, da der Balgumschlag an einer definierten Position erfolgen muss. Somit liegt ein zusätzlicher Verfahrensschritt vor, welcher besonders hinsichtlich der Toleranzeinhaltung und Prozesssicherheit überwacht werden muss.
Daher ist es Aufgabe der Erfindung einen Rollbalg für eine Luftfeder bereitzustellen, welcher vorzugsweise im Kardanikbereich gestützt wird und zugleich einfach und kostengünstig herzustellen ist.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst.
Erfindungsgemäß besteht der Luftfederrollbalg aus elastomerem Material, welcher bereichsweise von einem äußeren Stützbalg umgegeben ist, wobei der Stützbalg zumindest teilweise mit dem Luftfederrollbalg zusammenvulkanisiert ist. Der separate Stützbalg verdoppelt die Balgwand der Luftfeder, wodurch diese den Berstdruckanforderungen gerecht wird, wobei durch den zusammenvulkanisierten Bereich eine gemeinsame Einheit aus Luftfederrollbalg und Stützbalg geschaffen ist. Diese gemeinsame Einheit kann gegenüber einem Umbugbalg einfacher und prozesssicherer zu einer Luftfeder zusammengebaut werden.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Stützbalg zumindest teilweise räumlich von dem Luftfederrollbalg beabstandet angeordnet. Bevorzugt ist ein Endbereich des Stützbalgs räumlich von dem Luftfederrollbalg beabstandet angeordnet. In den Freibereich zwischen Luftfederrollbalg und Stützbalg kann beispielsweise das obere Ende einer Außenführung geschoben werden. Somit kann das offene Ende des Stützbalgs mit einem Klemmmittel mit der Außenführung verklemmt werden.
Vorzugsweise wird bei der Vulkanisation der Rohlinge von Luftfederrollbalg und Stützbalg ein Trennmittel bereichsweise zwischen den Luftfederrollbalg-Rohling und den Stützbalg-Rohling eingebracht, wodurch der vom Luftfederrollbalg teilweise beabstandet angeordnete Stützbalg erzeugt wird. Besonders bevorzugt ist das Trennmittel als Silikonmanschette vorgesehen. Hierdurch wird verhindert, dass die Rohlinge von Luftfederrollbalg und Stützbalg in einem bestimmten Bereich zusammen vulkanisiert werden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind der Luftfederrollbalg und der Stützbalg mit Festigkeitsträgern versehen. Die Festigkeitsträger beeinflussen gemäß ihrer Ausgestaltung die Komfort- und Torsionseigenschaften der Luftfeder in vorteilhafterweise. Bevorzugt ist die Verformungseigenschaft der Festigkeitsträger des Stützbalges steifer oder starrer als die Verformungseigenschaft der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs. Die gegenüber den Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs steiferen bzw. starreren Festigkeitsträger des Stützbalges erfüllen die an den Stützbalg gestellten Berstdruckansprüche, während sich der Rollbalg mit weicheren Festigkeitsträgern besserer auf seine Komforteigenschaften auslegen lässt.
Bevorzugt unterscheidet sich die Anzahl der Festigkeitsträger des Stützbalgs von der Anzahl der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs. Besonders bevorzugt kann der Stützbalg zwei oder mehr Lagen an Festigkeitsträgern. Dadurch wird der Stützbalg auch Torsionsanforderungen gerecht.
Bevorzugt unterscheidet sich der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs gegenüber dem Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs. Besonders bevorzugt ist in Bezug zu der Längsachse des Luftfederrollbalgs der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs flacher ausgestaltet als der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs. Wird der Festigkeitsträgerfadenwinkel des Stützbalgs gegenüber dem Festigkeitsträgerfadenwinkel des Luftfederrollbalgs flacher ausgeführt, kann der Luftfederrollbalg hinsichtlich seiner Komforteigenschaft besser ausgelegt werden, wobei der Stützbalg die Berstdruckeigenschaften erfüllt. Um Torsionsanforderungen zu erfüllen, können die Festigkeitsträger des Stützbalgs auch axial entlang der Längsachse des Luftfederrollbalgs ausgerichtet werden.
Verwendung findet der Luftfederrollbalg in einer Luftfeder oder einem Luftfederbein für ein Kraftfahrzeug.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.

1 den beispielsgemäßen Luftfederrollbalg samt Stützbalg,
2 die Rohlinge des beispielsgemäßen Luftfederrollbalgs und des Stützbalgs vor deren Vulkanisation, und
3 die Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs und des Stützbalgs.

Die 1 zeigt einen konisch geformten Luftfederrollbalg 1 für eine Luftfeder, wobei Luftfederrollbalg 1 zumindest bereichsweise von einem separaten Stützbalg 2 umgeben ist. Vorzugsweise wird Stützbalg 2 im Kardanikfaltenbereich des Luftfederrollbalgs 1 positioniert bzw. unterhalb einer Anbindung an einen Luftfederdeckel. Stützbalg 2 ist dabei zumindest teilweise mit Luftfederrollbalg 1 zusammenvulkanisiert. Dabei kann Stützbalg 2 mit Luftfederrollbalg 1 z. B. im zusammenvulkanisierten Bereich am Luftfederdeckel verklemmt werden.
Andererseits ist aber auch ein Bereich des Stützbalgs 2 von dem Luftfederrollbalg 1 räumlich beabstandet bzw. nicht zusammenvulkanisiert. Z. B. liegt ein Endbereich 4 des Stützbalgs 2 frei. In diesen Freibereich kann das obere Ende einer Außenführung zwischen Luftfederrollbalg 1 und Stützbalgs 2 positioniert und mittels Klemmmittel fixiert werden.
Um Stützbalg 2 bereichsweise mit Luftfederrollbalg 1 zusammen zu vulkanisierten, wird gemäß der 2 der Stützbalg als unvulkanisierter Rohling 6 um den unvulkanisierten Luftfederrollbalg- Rohling 5 positioniert. Anschließend wird Luftfederrollbalg-Rohling 5 auf seine konische Form vulkanisiert, wobei sich die Außenseite des Luftfederrollbalg-Rohlings 5 mit der Innenseite des Stützbalg-Rohlings 6 im Kontaktbereich vernetzt, wodurch der Stützbalg mit dem Luftfederrollbalg zusammenvulkanisiert ist. Damit ist eine doppelte Balgwand geschaffen.
Um einen Kontaktbereich zwischen Luftfederrollbalg und Stützbalg von der Zusammenvulkanisation abzuhalten, wird ein Trennmittel 3 in einen Teil des Kontaktbereichs zwischen Luftfederrollbalg-Rohling 5 und Stützbalg-Rohling 6 eingelegt oder auch der nicht zu vernetzende Kontaktbereich wird mit einem Trennmittel eingestrichen. Trennmittel 3 kann z. B. eine Silikonmanschette sein. Diese wird nach der Vulkanisation der Rohlinge 5, 6 entfernt, wodurch ein Bereich zwischen Luftfederrollbalg und Stützbalg frei liegt.
Die 3 zeigt die Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs 1 und des Stützbalgs 2, wobei sich der Winkel der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs 1 gegenüber dem Winkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs 2 unterscheiden. Der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs 2 kann in Bezug zur Längsachse einer Luftfeder flacher vorgesehen werden als der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs 1. Um die Torsionseigenschaften zu optimieren, kann der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs 2 auch steiler oder axial entlang der Längsachse der Luftfeder ausgerichtet werden. Des Weiteren kann die Anzahl der Festigkeitsträgerlagen variabel ausgeführt werden. So kann Stützbalg 2 mit zwei oder mehr Lagen an Festigkeitsträgern ausgeführt sein.
Zudem kann der separate Stützbalg 2 mit steiferen Festigkeitsträgern ausgestattet werden. D.h. die Festigkeitsträger des Stützbalgs 2 haben z.B. eine steifere Verformungseigenschaft als die Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs 1. Zusätzlich dazu kann die Fadenanzahl im Stützbalg 2 an die Berstdruckanforderungen angepasst werden. Durch all diese Maßnahmen kann Luftfederrollbalg 1 auf einen optimalen Komfort abgestimmt werden, während Stützbalg 2 den Berstdruck- und Torsionsanforderungen gerecht wird.
Der Vorteil des separaten Stüzbalgs 2 liegt darin, dass dieser in seiner Länge genauer bestimmt werden kann als ein umgeschlagener Balg. Vorteilhafterweise ist das Ende der Festigkeitsträger besser zu erkennen. Somit ist Stützbalg 2 bezüglich der Toleranzeinhaltung einfacher zu handhaben. Dies ermöglicht auch die Bauraumhöhe eines Luftfederbeins besser auszunutzen bzw. kompaktere Bauweisen oder aber auch größere Federwege zu ermöglichen. Zudem erhöht sich die Anzahl der Festigkeitsträger und die Berstdruckeigenschaft wird in dem zusammenvulkanisierten Bereich signifikant erhöht.
Bezugszeichenliste

1: Luftfederrollbalg
2: Stützbalg
3: Trennmittel
4: Endbereich
5: Luftfederrollbalg-Rohling
6: Stützbalg-Rohling

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013203887 A1 [0004]

Claims

Luftfederrollbalg (1) aus elastomerem Material, welcher bereichsweise von einem äußeren Stützbalg (2) umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbalg (2) zumindest teilweise mit dem Luftfederrollbalg (1) zusammenvulkanisiert ist.
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbalg (2) zumindest teilweise räumlich von dem Luftfederrollbalg (1) beabstandet angeordnet ist.
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Endbereich (4) des Stützbalgs (2) räumlich von dem Luftfederrollbalg (1) beabstandet angeordnet ist.
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Vulkanisation der Rohlinge von Luftfederrollbalg und Stützbalg (5,6) ein Trennmittel (3) bereichsweise zwischen den Luftfederrollbalg-Rohling (5) und den Stützbalg-Rohling (6) eingebracht wird, wodurch der vom Luftfederrollbalg (1) teilweise beabstandet angeordnete Stützbalg (2) erzeugt wird.
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Trennmittel (3) eine Silikonmanschette vorgesehen ist.
Luftfederrollbalg (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederrollbalg (1) und der Stützbalg (2) mit Festigkeitsträgern versehen sind.
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verformungseigenschaft der Festigkeitsträger des Stützbalgs (2) steifer oder starrer ist als die Verformungseigenschaft der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs (1).
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Anzahl der Festigkeitsträger des Stützbalgs (2) von der Anzahl der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs (1) unterscheidet.
Luftfederrollbalg (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbalg (2) zwei oder mehr Lagen an Festigkeitsträgern aufweist.
Luftfederrollbalg (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs (1) gegenüber dem Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs (2) unterscheidet.
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass in Bezug zu der Längsachse des Luftfederrollbalgs (1) der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Stützbalgs (2) flacher ausgestaltet ist als der Fadenwinkel der Festigkeitsträger des Luftfederrollbalgs (1).
Luftfederrollbalg (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger des Stützbalgs (2) axial entlang der Längsachse des Luftfederrollbalgs (1) ausgerichtet sind.
Luftfeder umfassend einen Luftfederrollbalg (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.