DE102018214876A1

DE102018214876A1 - Air spring, for example for cushioning the wheels or axles of motor vehicles or rail vehicles

Info

Publication number: DE102018214876A1
Application number: DE102018214876.7A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Reck; Horst Felten; Atipong Boonphupontonti; Claus-Lüder Mahnken
Original assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Current assignee: ContiTech Luftfedersysteme GmbH
Priority date: 2018-08-31
Filing date: 2018-08-31
Publication date: 2020-03-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder (1) mit einem zwischen einem Luftfederkolben (2) und einem Luftfederdeckel (8) angeordneten Luftfederrollbalg (10) aus einem Elastomermaterial, wobei der Luftfederrollbalg (10) nach seiner Befüllung mit Druckluft eine weitegehend zylindrische Arbeitskammer (12) zwischen dem Luftfederdeckel (8) und dem Luftfederkolben (2) mit einer beim Ein- und Ausfedern am Luftfederkolben (2) abrollenden Rollfalte (13) begrenzt, und bei der dem Luftfederrollbalg (10) eine textile Struktur (14) zugeordnet ist, welche aus in Richtung der Längsachse (1a) der Luftfeder (1) ausgerichteten zugstabilen Längsfäden (15) und in Umfangsrichtung der textilen Struktur (14) ausgerichteten dehnbaren Umfangsfäden (16a, 16b) besteht. Zur kostengünstigen Herstellung dieser Luftfeder ist vorgesehen, dass der Luftfederrollbalg (10) als verstärkungsfaserloser, weitgehend zylindrischer Luftschlauch ausgebildet ist, dass die textile Struktur (14) radial außerhalb des Luftfederrollbalgs (10) angeordnet und zusammen mit diesem an dem Luftfederdeckel (8) sowie an dem Luftfederkolben (2) befestigt ist, dass die textile Struktur (14) den Luftfederrollbalg (10) axial zwischen dem Luftfederdeckel (8) und dem Luftfederkolben (2) vor dessen Befüllen mit Druckluft mit radialem Abstand umgreift, und dass der Luftfederrollbalg (10) nach seinem Befüllen mit Druckluft mit seiner Außenoberfläche (10a) eng an der radialen Innenseite (17) der textilen Struktur (14) anliegt.The invention relates to an air spring (1) with an air spring roller bellows (10) made of an elastomeric material and arranged between an air spring piston (2) and an air spring cover (8), the air spring roller bellows (10) having a largely cylindrical working chamber (12) between it after being filled with compressed air the air spring cover (8) and the air spring piston (2) with a rolling fold (13) rolling when the air spring piston (2) compresses and rebounds, and in which a textile structure (14) is assigned to the air spring bellows (10) Direction of the longitudinal axis (1a) of the air spring (1) oriented tension-stable longitudinal threads (15) and in the circumferential direction of the textile structure (14) oriented stretchable peripheral threads (16a, 16b). To produce this air spring at low cost, it is provided that the air spring bellows (10) is designed as a reinforcing fiber-free, largely cylindrical air hose, that the textile structure (14) is arranged radially outside the air spring bellows (10) and together with it on the air spring cover (8) and on The air spring piston (2) is fastened so that the textile structure (14) grips the air spring bellows (10) axially between the air spring cover (8) and the air spring piston (2) before it is filled with compressed air, and that the air spring bellows (10) after it has been filled with compressed air, its outer surface (10a) lies closely against the radial inside (17) of the textile structure (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem zwischen einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel angeordneten Luftfederrollbalg aus einem Elastomermaterial, wobei der Luftfederrollbalg nach seiner Befüllung mit Druckluft eine weitegehend zylindrische Arbeitskammer zwischen dem Luftfederdeckel und dem Luftfederkolben mit einer beim Ein- und Ausfedern am Luftfederkolben abrollenden Rollfalte begrenzt, und bei der dem Luftfederrollbalg eine textile Struktur zugeordnet ist, welche aus in Richtung der Längsachse der Luftfeder ausgerichteten zugstabilen Längsfäden und in Umfangsrichtung der textilen Struktur ausgerichteten dehnbaren Umfangsfäden besteht.The invention relates to an air spring with an air spring roller bellows made of an elastomer material arranged between an air spring piston and an air spring cover, the air spring roller bellows, after being filled with compressed air, a largely cylindrical working chamber between the air spring cover and the air spring piston, with a rolling roller that limits the compression and rebound of the air spring piston. and in which the air spring roller bellows is associated with a textile structure which consists of tension-stable longitudinal threads oriented in the direction of the longitudinal axis of the air spring and stretchable peripheral threads oriented in the circumferential direction of the textile structure.

Aus der DE 10 2013 108 900 A1 ist eine derartige Luftfeder bekannt, welche mit in den Luftfederrollbalg eingebetteten Festigkeitsträgern aus rautenförmig gekreuzt angeordneten Zugfäden versehen ist und auf seiner radialen Außenseite eine Schutzschicht aus einer textilen Struktur aufweist, welche als ein Gewebe aus dehnbaren und im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufenden Kett- und Schussfäden gebildet ist, wobei die Kettfäden des Gewebes im Wesentlichen mittig durch die Fadenrauten der gekreuzten Gewebelagen verlaufen. Das Gewebe ist auf der Außenseite des Luftfederrollbalgs in dessen Elastomermaterial einvulkanisiert und wird vor der Vulkanisation als räumlich geformter, zylindrisch oder konisch ausgebildeter Gewebekörper auf die Außenoberfläche des Luftfederrollbalgs aufgebracht. Der räumlich geformte Gewebekörper wird vor dem Aufbringen auf den Luftfederrollbalg aus einem flächigen Zuschnitt des Gewebes hergestellt, vorzugsweise aus einem rechteckigen, rhombus- oder trapezförmigen Zuschnitt, indem zwei gegenüberliegende Kanten des Zuschnitts miteinander verbunden werden.From the DE 10 2013 108 900 A1 Such an air spring is known, which is provided with reinforcing elements embedded in the air spring bellows and made of diamond-shaped, crossed tension threads and has on its radial outside a protective layer made of a textile structure, which is formed as a fabric made of stretchable warp and weft threads that run essentially at right angles to one another is, the warp threads of the fabric running substantially centrally through the lozenges of the crossed fabric layers. The tissue is vulcanized into the elastomer material on the outside of the air spring bellows and is applied to the outer surface of the air spring bellows as a spatially shaped, cylindrical or conical fabric body before vulcanization. The spatially shaped fabric body is produced from a flat blank of the fabric, preferably from a rectangular, rhombus-shaped or trapezoidal blank, by connecting two opposite edges of the blank together before being applied to the air spring roller bellows.

Bei dieser bekannten Luftfeder handelt es sich bei dem Luftfederrollbalg um einen sogenannten Kreuzlagenbalg, der zwei Lagen mit Festigkeitsträgern aufweist, deren Fadenrichtung sich unter definiertem Winkel kreuzen. Dabei stehen die Resultierenden der Fadenkräfte beider Lagen im Gleichgewicht mit den Kräften in Längs- und Umfangsrichtung des Balges. Die gekreuzte Anordnung der Festigkeitsträger ermöglicht es dem Luftfederrollbalg, sich unter Druck stabil auszuformen. Indem sich der Fadenwinkel zwischen den Lagen ändert, kann sich der Balg beim Einrollen an den Durchmesser des Kolbens anpassen. Bei der Herstellung des Kreuzlagenbalges werden zwei Lagen aus gummiertem Cordgewebe als rautenförmige Flächenstücke nacheinander auf einen Dorn gewickelt, so dass sich die Richtungen der Cordfäden kreuzen. Für die Stabilität des Balges ist es notwendig, die Anfangs- und Endkanten der Flächenstücke überlappend aufzulegen. Der dabei entstehende Überlapp erhöht den Abrollwiderstand des Balges nachteilig. Außerdem erweist sich dieser Überlapp in der Praxis gelegentlich als Ausgangspunkt von Rissen, die zum Ausfall der Luftfeder führen.In this known air spring, the air spring bellows is a so-called cross-layer bellows, which has two layers with strength members, the thread direction of which cross at a defined angle. The results of the thread forces of both layers are in balance with the forces in the longitudinal and circumferential direction of the bellows. The crossed arrangement of the strength members enables the air spring bellows to be stable under pressure. By changing the thread angle between the layers, the bellows can adapt to the diameter of the piston when it is rolled up. In the production of the cross-layer bellows, two layers of rubberized cord fabric are wound one after the other as diamond-shaped flat pieces on a mandrel, so that the directions of the cord threads cross. For the stability of the bellows, it is necessary to overlap the start and end edges of the patches. The resulting overlap disadvantageously increases the rolling resistance of the bellows. In practice, this overlap occasionally proves to be the starting point for cracks that cause the air spring to fail.

Während des Betriebes der Luftfeder rollt der Balg über den Kolben ab. Dabei führen die Abrollbewegungen zu dynamischen Spannungen in der Balgwand, die sowohl die Fäden der Festigkeitsträger belasten als auch die sie umgebende elastomere Matrix. In der Rollfalte des Kreuzlagenbalges verschieben sich benachbarte Fäden innerhalb der Gewebelagen gegeneinander, wenn sich die beiden Lagen zusätzlich gegeneinander verdrehen und dabei ebenfalls die elastomere Matrix verformen. Aufgrund des Winkels zwischen den Fäden der beiden Lagen des Kreuzgewebes sind die Fadenkräfte höher als die Kräfte in Längs- beziehungsweise Umfangrichtung des Balges, so dass mehr Fäden oder Materialien mit höherer Zugfestigkeit verwendet werden müssen. Die Dehnungen bei der dynamischen Belastung ermüden die elastomere Matrix. Aufgrund der fortschreitenden Schädigung der Vernetzungsstruktur verliert die elastomere Matrix an Elastizität und der Balg an nutzbarer Gebrauchsdauer.The bellows rolls over the piston during operation of the air spring. The rolling movements lead to dynamic tensions in the bellows wall, which stress both the threads of the reinforcement and the surrounding elastomeric matrix. In the roll fold of the cross-layer bellows, adjacent threads move against each other within the fabric layers if the two layers additionally twist against each other and also deform the elastomeric matrix. Due to the angle between the threads of the two layers of the cross fabric, the thread forces are higher than the forces in the longitudinal or circumferential direction of the bellows, so that more threads or materials with higher tensile strength have to be used. The strains under dynamic loading tire the elastomeric matrix. Due to the progressive damage to the crosslinking structure, the elastomeric matrix loses elasticity and the bellows loses useful life.

Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder mit Luftfederrollbalg vorzustellen, die eine höhere Lebensdauer und zugleich einen geringeren Abrollwiderstand aufweist als übliche Luftfedern mit Kreuzlagenrollbälgen.Against this background, the invention was based on the object of presenting an air spring with an air spring bellows which has a longer service life and at the same time a lower rolling resistance than conventional air springs with cross-position roller bellows.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Luftfeder mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This object is achieved by an air spring with the features of claim 1. Advantageous further developments and refinements of the invention are defined in the dependent claims.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Luftfeder mit einem zwischen einem Luftfederkolben und einem Luftfederdeckel angeordneten Luftfederrollbalg aus einem Elastomermaterial, wobei der Luftfederrollbalg nach seiner Befüllung mit Druckluft eine weitegehend zylindrische Arbeitskammer zwischen dem Luftfederdeckel und dem Luftfederkolben mit einer beim Ein- und Ausfedern am Luftfederkolben abrollenden Rollfalte begrenzt, und bei der dem Luftfederrollbalg eine textile Struktur zugeordnet ist, welche aus in Richtung der Längsachse der Luftfeder ausgerichteten zugstabilen Längsfäden und in Umfangsrichtung der textilen Struktur ausgerichteten dehnbaren Umfangsfäden besteht.Accordingly, the invention is based on an air spring with an air spring roller bellows made of an elastomeric material arranged between an air spring piston and an air spring cover, the air spring roller bellows, after being filled with compressed air, a largely cylindrical working chamber between the air spring cover and the air spring piston with a spring and rebound on the air spring piston Roll fold limited, and in which the air spring bellows is assigned a textile structure, which consists of tension-resistant longitudinal threads aligned in the direction of the longitudinal axis of the air spring and stretchable peripheral threads aligned in the circumferential direction of the textile structure.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist vorgesehen, dass der Luftfederrollbalg als verstärkungsfaserloser, weitgehend zylindrischer Luftschlauch ausgebildet ist, dass die textile Struktur radial außerhalb des Luftfederrollbalgs angeordnet und zusammen mit diesem an dem Luftfederdeckel sowie an dem Luftfederkolben befestigt ist, dass die textile Struktur den Luftfederrollbalg axial zwischen dem Luftfederdeckel und dem Luftfederkolben vor dessen Befüllen mit Druckluft mit radialem Abstand umgreift, und dass der Luftfederrollbalg nach seinem Befüllen mit Druckluft mit seiner Außenoberfläche eng an der radialen Innenseite der textilen Struktur anliegt.To solve the problem, it is provided that the air spring bellows is designed as a reinforcing fiber-free, largely cylindrical air hose, that the textile structure is arranged radially outside of the air spring bellows and is fastened together with this to the air spring cover and to the air spring piston, that the textile structure Air spring bellows engages axially between the air spring cover and the air spring piston before it is filled with compressed air at a radial distance, and that the air spring roller bellows lies tightly against the radial inside of the textile structure with its outer surface after being filled with compressed air.

Die erfindungsgemäße Luftfeder weist im Vergleich mit einer Luftfeder mit einem Kreuzlagenverbund am Luftfederbalg geringere Fadenkräfte auf. Während sich in den Fäden des Kreuzlagenverbundes die axialen und radialen Komponenten im Kräfteparallelogramm addieren, übernehmen die Fäden der erfindungsgemäßen textilen Struktur ausschließlich die axialen beziehungsweise radialen Kräfte, je nachdem, ob sie in Längs- oder in Umfangsrichtung des Luftfederrollbalgs verlaufen. Dadurch weist die hier beanspruchte Luftfeder einen geringeren Abrollwiderstand auf, weil sich alle Festigkeitsträger des Textilverbundes in einer Ebene befinden. Die Fäden können sich daher ohne zusätzlichen elastischen Widerstand relativ zueinander bewegen.The air spring according to the invention has lower thread forces than an air spring with a cross-layer composite on the air bellows. While the threads of the cross-layer composite add up the axial and radial components in the parallelogram of forces, the threads of the textile structure according to the invention only take on the axial or radial forces, depending on whether they run in the longitudinal or circumferential direction of the air spring bellows. As a result, the air spring claimed here has a lower rolling resistance because all the strength members of the textile composite are in one plane. The threads can therefore move relative to one another without additional elastic resistance.

Die erfindungsgemäße Luftfeder erreicht eine längere Gebrauchsdauer, weil der zylindrisch gefertigte Textilverbund keine störenden Überlappungsbereiche aufweist. Dadurch lässt sich diese Luftfeder auch mit einem geringeren Energieaufwand herstellen, weil nur der Luftfederrollbalg vulkanisiert werden muss. Auch ist die Herstellung des Textilverbundes mit einem geringeren Materialaufwand möglich, weil sich die textile Struktur und auch der Luftfederrollbalg ohne Verschnitt als Schläuche in der erforderlichen Länge fertigen lassen, während bei der konventionellen Herstellung in Wickeltechnik die Enden der vulkanisierten Schläuche abgeschnitten und als Abfall entsorgt werden müssen.The air spring according to the invention achieves a longer service life because the cylindrically manufactured textile composite has no disruptive overlap areas. This means that this air spring can also be produced with less energy, because only the air spring bellows has to be vulcanized. It is also possible to manufacture the textile composite with less material, because the textile structure and the air spring bellows can be manufactured as hoses in the required length without waste, while the ends of the vulcanized hoses are cut off and disposed of as waste in conventional manufacture using winding technology have to.

Die Dehnbarkeit der in Umfangsrichtung der textilen Struktur verlaufenden, dehnbaren Umfangsfäden ist so bemessen, dass der mit seiner radialen Außenoberfläche an der radialen Innenoberfläche der textilen Struktur anliegende, als Luftschlauch geformte Luftfederrollbalg, zusammen mit der textilen Struktur, nach dem Befüllen mit Druckluft auf den Solldurchmesser der Luftfeder gedehnt sind.The extensibility of the extensible circumferential threads running in the circumferential direction of the textile structure is dimensioned such that the air spring roller bellows, shaped as an air tube, with its radial outer surface against the radial inner surface of the textile structure, together with the textile structure, after filling with compressed air to the desired diameter the air spring is stretched.

Gemäß einer Weiterbildung der in Rede stehenden Luftfeder kann vorgesehen sein, dass zumindest die Enden der in Richtung der Achse der Luftfeder verlaufenden zugstabilen Längsfäden am Luftfederkolben und am Luftfederdeckel befestigt sind.According to a development of the air spring in question, it can be provided that at least the ends of the tension-stable longitudinal threads running in the direction of the axis of the air spring are fastened to the air spring piston and to the air spring cover.

Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die in Umfangsrichtung der textilen Struktur verlaufenden elastisch dehnbaren Umfangsfäden die textile Struktur auf einem solchen Durchmesser umfassen, welcher größer ist als der Durchmesser des weitgehend als zylindrischer Schlauch geformten Luftfederrollbalgs, sowie kleiner ist als der sich nach dem Befüllen des Luftfederrollbalgs mit Druckluft einstellende Solldurchmesser der Luftfeder. Dabei umschließt die textile Struktur zusammen mit dem Luftfederkolben und dem Luftfederdeckel den als Luftschlauch geformten, druckluftbeaufschlagten Luftfederrollbalg vollständig und verleihen der Luftfeder dadurch ihre mechanische Stabilität.It is further preferably provided that the elastic, stretchable circumferential threads running in the circumferential direction of the textile structure comprise the textile structure on a diameter which is larger than the diameter of the air spring roller bellows, which is largely shaped as a cylindrical tube, and smaller than that after filling the air spring roller bellows Set air spring diameter setting with compressed air. The textile structure, together with the air spring piston and the air spring cover, completely encloses the compressed air pressurized air spring bellows, which gives the air spring its mechanical stability.

Die textile Struktur besteht aus einem Rundgestrick oder Rundgewirke, dessen Längsfäden zugstabil und dessen Umfangsfäden begrenzt elastisch dehnbar sind, so dass sich die Luftfeder aus dem als Luftschlauch geformten Luftfederrollbalg und der textilen Struktur unter Druckluftbeaufschlagung nur bis auf den Solldurchmesser der Luftfeder ausdehnen kann, wodurch sich der Umfangsabstand der Längsfäden entsprechend erhöht.The textile structure consists of a circular knitted fabric or circular knitted fabric, the longitudinal threads of which are tension-resistant and the peripheral threads of which can be elastically stretched to a limited extent, so that the air spring from the air spring bellows shaped as an air hose and the textile structure can only expand to the desired diameter of the air spring under the action of compressed air, thereby expanding the circumferential distance of the longitudinal threads increased accordingly.

Die Luftfeder kann, um sie vor äußeren Einwirkungen zu schützen, zusätzlich mit einer strapazierfähigen, elastischen und dichten Außenhaut versehen sein, welche die Außenoberfläche der textilen Struktur bedeckt und/oder in diese Außenoberfläche eingedrungen ist.In order to protect it from external influences, the air spring can additionally be provided with a hard-wearing, elastic and dense outer skin which covers the outer surface of the textile structure and / or has penetrated into this outer surface.

Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der als Luftschlauch geformte Luftfederrollbalg aus einem Elastomermaterial mit besonders hoher Elastizität und einer niedrigen Diffusionskonstanten für Luft besteht, beispielsweise Butylgummi. Zudem weist der Luftfederrollbalg an seinem kolbenseitigen Ende einen Lufteinlassnippel auf, der sich dichtend auf eine Ausgangssteckbuchse eines am Kolbenboden des Luftfederkolbens angeordneten Restdruckhalteventils stecken lässt. Das deckelseitige Ende des Luftfederkolbens ist dagegen luftdicht verschlossen, beispielsweise durch Vulkanisation.It is further preferably provided that the air spring bellows formed as an air tube consists of an elastomer material with particularly high elasticity and a low diffusion constant for air, for example butyl rubber. In addition, the air spring bellows has at its piston end an air inlet nipple which can be plugged onto an outlet socket of a residual pressure control valve arranged on the piston head of the air spring piston. The end of the air spring piston on the cover side, on the other hand, is sealed airtight, for example by vulcanization.

Zur einfachen Befestigung der textilen Struktur am Luftfederkolben und am Luftfederdeckel bestehen diese vorzugsweise aus Materialien, die sich miteinander verschweißen oder verkleben lassen.For simple attachment of the textile structure to the air spring piston and to the air spring cover, these are preferably made of materials that can be welded or glued together.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch die Verwendung der Luftfeder nach einem der vorstehend definierten Merkmale zur Abfederung der Räder beziehungsweise Achsen von Kraftfahrzeugen oder Schienenfahrzeugen gegenüber dem Fahrgestell und/oder dem Aufbau und auch durch ein Kraftfahrzeug oder Schienenfahrzeug mit Luftfedern der vorstehend definierten Art zur Abfederung der Räder beziehungsweise Achsen gegenüber dem Fahrgestell und/oder dem Aufbau eines solchen Fahrzeugs.The object of the invention is further achieved by the use of the air spring according to one of the features defined above for cushioning the wheels or axles of motor vehicles or rail vehicles relative to the chassis and / or the structure, and also by a motor vehicle or rail vehicle with air springs of the type defined above Suspension of the wheels or axles relative to the chassis and / or the structure of such a vehicle.

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei Ausführungsbeispielen beigefügt. In dieser zeigt

1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine die Merkmale der Erfindung aufweisenden, fertig montierten Luftfeder vor dem Befüllen mit Druckluft,
2 eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-B gemäß 1 vor dem Befüllen mit Druckluft,
3 eine abgewickelte, ausschnittsweise Detaildarstellung der Luftfeder gemäß 2 mit einem Ausschnitt der Wand des Luftfederrollbalgs und der ihn umgebenden textilen Struktur mit zugstabilen Längsfäden und elastisch dehnbaren Umfangsfäden,
4 eine schematische Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie A-B gemäß 1 im mit Druckluft beaufschlagten Zustand, in dem der Luftfederrollbalg mit seiner Außenoberfläche eng an der Innenoberfläche der textilen Struktur anliegt,
5 eine abgewickelte, ausschnittsweise Detaildarstellung des mit seiner Innenoberfläche an der Außenoberfläche der textilen Struktur anliegenden Luftfederrollbalgs mit in Umfangsrichtung gedehnten Umfangsfäden, und
6 eine schematische Schnittdarstellung der erfindungsgemäßen Luftfeder im mit Druckluft beaufschlagten Zustand.

To further clarify the invention, the description is accompanied by a drawing with two exemplary embodiments. In this shows

1 2 shows a schematic sectional illustration through a fully assembled air spring having the features of the invention before it is filled with compressed air,
2 is a schematic cross-sectional view along the section line AB according to 1 before filling with compressed air,
3 a developed, detailed representation of the air spring according 2 with a section of the wall of the air spring bellows and the textile structure surrounding it with tension-resistant longitudinal threads and elastically stretchable peripheral threads,
4 is a schematic cross-sectional view along the section line AB according to 1 in the state in which compressed air is applied, in which the outer surface of the air spring bellows lies closely against the inner surface of the textile structure,
5 a developed, detailed illustration of the air spring roller bellows with its inner surface against the outer surface of the textile structure with circumferential threads stretched in the circumferential direction, and
6 is a schematic sectional view of the air spring according to the invention in the state with compressed air.

Bei der in den 1 bis 3 dargestellten Luftfeder 1 handelt es sich um eine fertig montierte Luftfeder 1, die noch nicht mit Druckluft beaufschlagt ist. Da die Luftfeder 1 im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet ist, weist sie eine Längsachse 1a auf. Am einen Ende der Luftfeder 1 ist ein Luftfederkolben 2 angeordnet, der einen zum Luftfederdeckel 8 gerichteten offenen, zylindrischen Hohlraum 3 aufweist. Der Luftfederkolben 2 weist eine radial abgesetzte Umfangsfläche 4 sowie ein Restdruckhalteventil 5 auf, das mit einer Eingangssteckbuchse 6 versehen ist, die druckdicht an eine komplementäre Öffnung im Luftfederkolben 2 angesetzt ist. Des Weiteren weist das Restdruckhalteventil 5 eine Ausgangssteckbuchse 7 auf, mit der ein zylindrischer Lufteingangsnippel 11 eines Luftfederrollbalgs 10 in Form eines im Wesentlichen zylindrischen Luftschlauchs druckdicht verbunden ist. Der Luftfederrollbalg 10 bildet in dem in 1 dargestellten, noch nicht mit Druckluft beaufschlagten Zustand eine zylindrische Arbeitskammer 12 mit einem Durchmesser D2 aus.In the in the 1 to 3 air spring shown 1 it is a fully assembled air spring 1 that is not yet pressurized with compressed air. Because the air spring 1 is essentially cylindrical, it has a longitudinal axis 1a on. At one end of the air spring 1 is an air spring piston 2 arranged one to the air spring cover 8th directed open, cylindrical cavity 3 having. The air spring piston 2 has a radially offset peripheral surface 4 as well as a residual pressure control valve 5 on that with an input socket 6 is provided, which is pressure-tight to a complementary opening in the air spring piston 2 is scheduled. Furthermore, the residual pressure control valve 5 an output socket 7 with a cylindrical air inlet nipple 11 of an air suspension bellows 10 is connected pressure-tight in the form of a substantially cylindrical air hose. The air spring bellows 10 forms in the in 1 shown, not yet pressurized with compressed air, a cylindrical working chamber 12 with a diameter D2 out.

Axial gegenüber zum Luftfederkolben 2 ist ein Luftfederdeckel 8 beabstandet angeordnet, an dem sich das luftdichte Ende des Luftfederrollbalgs 10 abstützt. Der Luftfederdeckel 8 weist radial außen eine zylindrische Umfangsfläche 9 auf, über die ein erstes Ende einer im Wesentlichen zylindrischen textilen Struktur 14 geschoben ist. Ein zweites, dazu entgegengesetztes Ende der textilen Struktur 14 ist über die radial abgesetzte Umfangsfläche 4 des Luftfederkolbens 2 geschoben.Axially opposite the air spring piston 2 is an air spring cover 8th spaced at which the airtight end of the air spring bellows 10 supports. The air spring cover 8th has a cylindrical peripheral surface radially outside 9 over which a first end of a substantially cylindrical textile structure 14 is pushed. A second, opposite end of the textile structure 14 is over the radially offset peripheral surface 4 of the air spring piston 2 pushed.

Die im Wesentlichen zylindrische textile Struktur 14 besteht aus in den 3 und 5 dargestellten zugstabilen Längsfäden 15, die in Richtung etwa parallel zu der Längsachse 1a der Luftfeder 1 verlaufen, sowie aus elastisch dehnbaren Umfangsfäden 16a, 16b, die in Umfangsrichtung der weitgehend zylindrischen textilen Struktur 14 verlaufen. Diese Umfangsfäden 16a, 16b können sich bei Beaufschlagung der Arbeitskammer 12 des Luftfederrollbalgs 10 mit Druckluft über das Restdruckhalteventil 5 bis auf den Solldurchmesser 19 der Luftfeder 1 dehnen können. Dieser Solldurchmesser 19 ist erkennbar größer als der Außendurchmesser D1 der zylindrischen textilen Struktur 14 und sehr viel größer als der Außendurchmesser D2 des Luftfederrollbalgs 10 vor der Beaufschlagung der Arbeitskammer 12 des Luftfederrollbalgs 10 mit Druckluft.The essentially cylindrical textile structure 14 consists of the 3 and 5 illustrated tension-stable longitudinal threads 15 that are roughly parallel to the longitudinal axis 1a the air spring 1 run, as well as from elastically stretchable circumferential threads 16a . 16b that in the circumferential direction of the largely cylindrical textile structure 14 run. These perimeter threads 16a . 16b can apply to the work chamber 12 of the air spring bellows 10 with compressed air via the residual pressure control valve 5 down to the nominal diameter 19 the air spring 1 can stretch. This target diameter 19 is clearly larger than the outside diameter D1 the cylindrical textile structure 14 and much larger than the outside diameter D2 of the air spring bellows 10 before loading the chamber of labor 12 of the air spring bellows 10 with compressed air.

Wie 1 zeigt, können die Enden der zugstabilen Längsfäden 15 der textilen Struktur 14 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel spannringlos an der abgesetzten Umfangsfläche 4 des Luftfederkolbens 2 und an der zylindrischen Umfangfläche 9 des Luftfederdeckels 8 befestigt sein. Hierzu bestehen der Luftfederdeckel 12, der Luftfederkolben 2 und zumindest die Längsfäden 15 der textilen Struktur 14 aus Materialien, die sich miteinander verschweißen oder verkleben lassen, welches bei der jeweiligen Kontaktfläche als Verklebung oder Verschweißung 18 dargestellt ist.How 1 shows, the ends of the tension-stable longitudinal threads 15 the textile structure 14 according to a first embodiment without tension ring on the offset peripheral surface 4 of the air spring piston 2 and on the cylindrical peripheral surface 9 the air spring cover 8th be attached. For this purpose there is the air spring cover 12 , the air spring piston 2 and at least the longitudinal threads 15 the textile structure 14 Made of materials that can be welded or glued together, which can be glued or welded to the respective contact surface 18th is shown.

Bei der Luftfeder 1 gemäß 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel dargestellt, gemäß dem die Befestigung der textilen Struktur 14 an der zylindrischen Umfangsfläche 9 des Luftfederdeckels 8 mittels eines ersten Spannrings 20 sowie an der abgesetzten Umfangsfläche 4 des Luftfederkolbens 2 mittels eines zweiten Spannrings 21 realisiert ist.With the air spring 1 according to 6 a second embodiment is shown, according to which the attachment of the textile structure 14 on the cylindrical peripheral surface 9 the air spring cover 8th by means of a first clamping ring 20th as well as on the offset peripheral surface 4 of the air spring piston 2 by means of a second clamping ring 21 is realized.

Wie 6 weiter zeigt, ist der Luftfederkolben 2 durch einen Einfederungsvorgang an den Luftfederdeckel 8 axial angenähert, so dass sich bei der dargestellten Beaufschlagung mit Druckluft über das Restdruckhalteventil 5 eine Rollfalte 13 ausbildet, deren axiale Erstreckung bei Bewegung des Luftfederkolbens 2 durch unterschiedliche Belastung oder durch anderweitig bewirkte Relativbewegungen gegenüber dem Luftfilterdeckel 8 variiert.How 6 further shows is the air spring piston 2 through a deflection process on the air spring cover 8th axially approximated so that when the compressed air is applied, the residual pressure holding valve 5 a roll fold 13 trains their axial extension when the air spring piston moves 2 due to different loads or other relative movements relative to the air filter cover 8th varies.

Aus der 6 ist auch ersichtlich, dass der Luftfederrollbalg 10 sowohl den zylindrischen Hohlraum 3 im Luftfederkolben 2 als auch die zylindrische Arbeitskammer 12 sowie im Einzelnen nicht beschriebene Vertiefungen im Luftfederkolben 2 und im Luftfederdeckel 8 als auch die Rollfalte 13 bis zur Anlage seiner Außenoberfläche 10a an der Innenoberfläche 17 der textilen Struktur 14 vollständig ausfüllt. Hierbei ist der dehnfähige Luftfederrollbalg 10 in der in 6 dargestellten Position an einer weiteren radialen Ausdehnung durch die als Festigkeitsträger dienende textile Struktur 14 gehindert, da die zugstabilen Längsfäden 15 und die elastisch dehnbaren Umfangsfäden 16a, 16b in dieser Position keine weitere Ausdehnung mehr zulassen, denn beide sind aufgrund der Beaufschlagung der Luftfeder 1 mit Druckluft bis zum Ende ihrer Dehnbarkeit gestreckt.From the 6 it can also be seen that the air spring bellows 10 both the cylindrical cavity 3 in the air spring piston 2 as well as the cylindrical working chamber 12 as well as indentations in the air spring piston not described in detail 2 and in the air spring cover 8th as well as the roll fold 13 until it touches its outer surface 10a on the inside surface 17 the textile structure 14 completely filled out. Here is the expandable air spring bellows 10 in the in 6 position shown at a further radial extent by the textile structure serving as a strength member 14 hindered because the tension-stable longitudinal threads 15 and the elastically stretchable peripheral threads 16a . 16b Do not allow any further expansion in this position, because both are due to the action of the air spring 1 stretched to the end of its stretch with compressed air.

Um die erfindungsgemäße Luftfeder, insbesondere die textile Struktur 14, vor äußeren Einflüssen zu schützen, ist sie außen zusätzlich mit einer strapazierfähigen, elastischen Außenhaut 22 versehen. Diese Außenhaut 22 liegt nicht nur an der radialen Außenseite der textilen Struktur 14 an, vielmehr ist deren Material oberflächennah in die textile Struktur 14 eingedrungen.The air spring according to the invention, in particular the textile structure 14 To protect against external influences, it is additionally provided with a hard-wearing, elastic outer skin 22 Mistake. This skin 22 is not only due to the radial outside of the textile structure 14 rather, their material is close to the surface in the textile structure 14 penetrated.

BezugszeichenlisteReference list

11: LuftfederAir spring
1a1a: Längsachse der LuftfederLongitudinal axis of the air spring
22: LuftfederkolbenAir spring piston
33: Zylindrischer HohlraumCylindrical cavity
44: Radial abgesetzte Umfangsfläche am LuftfederkolbenRadially offset circumferential surface on the air spring piston
55: RestdruckhalteventilResidual pressure control valve
66: Eingangssteckbuchse am LuftfederkolbenInput socket on the air spring piston
77: Ausgangssteckbuchse am LuftfederkolbenOutput socket on the air spring piston
88th: LuftfederdeckelAir spring cover
99: Zylindrische Umfangsfläche des LuftfederdeckelsCylindrical peripheral surface of the air spring cover
1010: LuftfederrollbalgAir spring bellows
10a10a: Außenoberfläche des LuftfederrollbalgsAir spring bellows outer surface
1111: Zylindrischer LufteingangsnippelCylindrical air inlet nipple
1212th: Zylindrische ArbeitskammerCylindrical working chamber
1313: RollfalteRoll fold
1414: Textile StrukturTextile structure
1515: Zugstabile Längsfäden der textilen StrukturTension-stable longitudinal threads of the textile structure
16a16a: Begrenzt elastisch dehnbare Umfangsfäden der textilen StrukturLimited elastic elastic circumferential threads of the textile structure
16b16b: Begrenzt elastisch dehnbare Umfangsfäden der textilen StrukturLimited elastic elastic circumferential threads of the textile structure
1717: Innenoberfläche des LuftfederrollbalgsInner surface of the air spring bellows
1818th: Verklebung, VerschweißungGluing, welding
1919: Solldurchmesser der LuftfederTarget diameter of the air spring
2020th: Erster SpannringFirst tension ring
2121: Zweiter SpannringSecond tension ring
2222: AußenhautOuter skin
D1D1: Außendurchmesser der textilen Struktur vor Beaufschlagung mit DruckluftOutside diameter of the textile structure before exposure to compressed air
D2D2: Außendurchmesser des Luftfederbalgs vor Beaufschlagung mit DruckluftOutside diameter of the air bag before compressed air is applied

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013108900 A1 [0002]

Claims

Air spring (1) with an air spring roller bellows (10) made of an elastomeric material, arranged between an air spring piston (2) and an air spring cover (8), the air spring roller bellows (10) having been filled with compressed air having a largely cylindrical working chamber (12) between the air spring cover (8 ) and the air spring piston (2) with a rolling fold (13) rolling when the air spring piston (2) compresses and rebounds, and in which a textile structure (14) is assigned to the air spring roller bellows (10) and extends from in the direction of the longitudinal axis ( 1a) of the air spring (1) aligned tension-stable longitudinal threads (15) and stretchable peripheral threads (16a, 16b) aligned in the circumferential direction of the textile structure (14), characterized in that the air spring bellows (10) is designed as a reinforcing fiber-free, largely cylindrical air hose, that the textile structure (14) is arranged radially outside of the air spring bellows (10) and together with this on the air spring deck el (8) and on the air spring piston (2) is fastened so that the textile structure (14) grips the air spring roller bellows (10) axially between the air spring cover (8) and the air spring piston (2) before it is filled with compressed air at a radial distance, and that the air spring roller bellows (10), after it has been filled with compressed air, lies with its outer surface (10a) closely against the radial inside (17) of the textile structure (14).

Air spring after Claim 1 , characterized in that the extensibility of the limited stretchable circumferential threads (16a, 16b) running in the circumferential direction of the textile structure (14) is dimensioned such that the outer surface (10a) on the inner surface (17) of the textile structure (14) The air spring bellows (10), which is shaped as an air tube, together with the textile structure (14), after being filled with compressed air, are stretched to a predetermined diameter (19) of the air spring (1).

Air spring after Claim 1 or 2 , characterized in that at least the ends of the tension-stable longitudinal threads (15) running in the direction of the axis (1a) of the air spring (1) are fastened to the air spring piston (2) and to the air spring cover (8).

Air spring according to one of claims 1 to 3, characterized in that the elastically stretchable circumferential threads (16a, 16b) running in the circumferential direction of the textile structure (14) comprise the textile structure (14) on a diameter (D1) which is larger than that Diameter (D2) of the air spring bellows (10), which is largely shaped as a cylindrical tube, and is smaller than the nominal diameter (19) of the air spring (1) that sets after the air spring bellows (10) is filled with compressed air, the textile structure (14) together with the Air spring piston (2) and the air spring cover (8) completely enclose the air spring roller bellows (10), which is shaped as an air hose, and give the air spring (1) its mechanical stability.

Air spring according to one of claims 1 to 4, characterized in that the textile structure (14) consists of a circular knitted fabric or circular knitted fabric, the longitudinal threads (15) of which are tension-resistant and the peripheral threads (16a, 16b) are elastically extensible to a limited extent, so that the air spring (1) from the air spring roll bellows (10) shaped as an air hose and the textile structure (14) can only expand to the desired diameter (19) of the air spring (1) under compressed air, the circumferential distance of the longitudinal threads (15) increasing accordingly.

Air spring according to one of claims 1 to 5, characterized in that it is provided for protection against external influences with an additional, hard-wearing, elastic and gas-tight outer skin (22) which covers and / or into the outer surface of the textile structure (14) Outer surface has penetrated.

Air spring according to one of claims 1 to 6, characterized in that the air spring roller bellows (10) formed as an air hose consists of an elastomer material with particularly high elasticity and a low diffusion constant for air, that the air spring roller bellows (10) has an air inlet nipple (11 ), which can be sealed to an outlet socket (7) of a residual pressure valve (5) arranged on the piston head of the air spring piston (2), while the cover-side end of the air spring piston (2) is airtight.

Air spring according to one of claims 1 to 7, characterized in that the air spring piston (2), the air spring cover (8) and the textile structure (14) consist of materials which can be welded or glued together.

Use of the air spring (1) according to one of claims 1 to 8 for cushioning the wheels or axles of motor vehicles or rail vehicles compared to a chassis and / or body of this vehicle.

Motor vehicle or rail vehicle with air springs (1) according to one of claims 1 to 8 for cushioning the wheels or axles relative to a chassis and / or body of this motor vehicle.