DE102018217264B4 - Method for clamping an air bag and air spring - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Verklemmen eines Luftfederbalges (3) gegen ein die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges (3) begrenzendes Bauteil, bei dem eine Klemmverbindung hergestellt wird, indem ein Klemmring (9, 40, 50) kraft- und formschlüssig an/in eine Innen/Außenkontur des Luftfederbalges (3) gespritzt wird, die beim Anschmiegen des Luftfederbalges (3) an das die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges (3) begrenzende Bauteil entsteht.A method for clamping an air spring bellows (3) against a component that limits the radial expansion of the air spring bellows (3), in which a clamping connection is established by a clamping ring (9, 40, 50) being positively and non-positively attached to / in an inner / outer contour of the Air suspension bellows (3) is injected, which is produced when the air suspension bellows (3) nestles against the component that limits the radial expansion of the air suspension bellows (3).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verklemmen eines Luftfederbalges gegen ein die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzendes Bauteil, bei dem eine Klemmverbindung hergestellt wird.The present invention relates to a method for clamping an air spring bellows against a component limiting the radial expansion of the air spring bellows, in which a clamping connection is established.
Ein derartiges bekanntes Verfahren sei am Beispiel einer außen geführten Luftfeder erläutert. Die Verwendung von außen geführten Luftfedern in Verbindung mit Kardanikfalten erfordert die Befestigung der Außenführung auf dem Luftfederbalg. Diese Verbindung muss so fest sein, dass sie einen Rutschdrucktest besteht. Um diese hohe Festigkeitsanforderung statisch und dynamisch zu liefern, wird beim Stand der Technik der Luftfederbalg an der Außenführung mit einem gegen die Außenführung verspannten Klemmring geklemmt.Such a known method will be explained using the example of an externally guided air spring. The use of externally guided air springs in conjunction with cardanic folds requires the outer guide to be attached to the air bag. This connection must be strong enough to pass a slip pressure test. In order to deliver this high strength requirement statically and dynamically, in the prior art the air spring is clamped on the outer guide with a clamping ring braced against the outer guide.
Diese Verbindung wird normalerweise so hergestellt, dass die Außenführung (analog zu einer Deckel-/Kolbenklemmung) mit einer Klemmmaschine radial nach innen deformiert wird und dabei gegen einen Klemmring verpresst wird. Die beim Zurückfedern verbleibende Verspannung des zwischen Klemmring und deformierter Außenführung befindlichen Balges erbringt die Festigkeit der Klemmverbindung. Zur Steigerung der Festigkeit wird die Oberfläche der Innenseite der Außenführung im Bereich der Klemmung mit Rillen und/oder Zähnen versehen. Des Weiteren wird bei der Verklemmung der Außenführung darauf geachtet, dass sie sich oberhalb und unterhalb des Klemmringes um diesen radial nach innen herumlegt und somit ein zumindest teilweise etablierter Formschluss entsteht.This connection is normally made in such a way that the outer guide (analogous to a cover / piston clamping) is deformed radially inwards with a clamping machine and is pressed against a clamping ring. The tension of the bellows located between the clamping ring and the deformed outer guide during the springing back provides the strength of the clamping connection. To increase the strength, the surface of the inside of the outer guide is provided with grooves and / or teeth in the area of the clamping. Furthermore, when clamping the external guide, care is taken to ensure that it lies radially inwardly above and below the clamping ring and thus creates an at least partially established form fit.
Das Erstellen von außenseitigen Klemmverbindungen mittels gespritzter Klemmringe ist bspw. aus den Dokumenten
Ferner beschäftigt sich das Dokument
Eine Klemmung des Klemmringes von innen nach außen findet üblicherweise nicht statt, weil die dazu erforderliche Maschinentechnik von der einer Kolben- oder Deckelklemmung (Klemmbewegung von radial außen nach innen) abweicht und außerdem kein Formschluss entstehen würde.The clamping ring is usually not clamped from the inside to the outside because the machine technology required for this differs from that of a piston or cover clamp (clamping movement from radially outside to inside) and, moreover, no form fit would result.
Erfindungsgemäß soll eine kostengünstige Alternative für die kraft- und formschlüssige Verbindung eines Luftfederbalges und eines die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzenden Bauteiles angegeben werden. Dabei soll es erreicht werden, diese Verbindung ohne plastische Deformation des die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzenden Bauteiles zu ermöglichen und damit andere Materialklassen für dieses Bauteil zu erlauben. Hierbei soll die Verbindungsherstellung mit einem besonders kostengünstigen Prozess darstellbar sein.According to the invention, an inexpensive alternative for the non-positive and positive connection of an air spring bellows and a component limiting the radial expansion of the air spring bellows is to be specified. The aim here is to enable this connection without plastic deformation of the component limiting the radial expansion of the air spring bellows and thus to allow other material classes for this component. In this case, it should be possible to establish the connection using a particularly cost-effective process.
Der vorliegenden Erfindung liegt speziell die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung einer Verbindung mit einer besonders hohen Festigkeit mit besonders geringem Materialeinsatz erlaubt.The present invention is specifically based on the object of providing a method of the type described at the outset which allows a connection to be produced with a particularly high strength with a particularly low use of material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der angegebenen Art dadurch gelöst, dass ein Klemmring kraft- und formschlüssig an/in eine Innen/Außenkontur des Luftfederbalges gespritzt wird, die beim Anschmiegen des Luftfederbalges an das die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzende Bauteil entsteht.According to the invention, this object is achieved in a method of the specified type in that a clamping ring is injected positively and non-positively on / into an inner / outer contour of the air spring bellows, which is created when the air spring bellows nestles against the component limiting the radial expansion of the air spring bellows.
Beim Spritzen drückt das noch fließfähige Material den Luftfederbalg gegen das die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzende Bauteil, wodurch der Balg eine entsprechend geformte Innen/Außenfläche ausbildet. Dabei entsteht ein Formschluss durch Anpassen des beim Spritzen noch fließfähigen Materials an die wie zuvor beschrieben ausgeformte Kontur des Luftfederbalges und durch Festwerden des gespritzten Materials in/an dieser Form. Der gewünschte Kraftschluss entsteht dabei dadurch, dass der aus einem elastomeren Material gefertigte Luftfederbalg durch den Spritzdruck nicht nur die entsprechende Kontur annimmt, sondern dabei auch aufgrund des Spritzdruckes verpresst wird. Diese Verpressung bleibt beim Festwerden des Materials wenigstens teilweise erhalten.During the injection process, the still flowable material presses the air spring bellows against the component limiting the radial expansion of the air spring bellows, whereby the bellows forms a correspondingly shaped inner / outer surface. A form fit is created by adapting the material that is still flowable during the injection molding process to the contour of the air suspension bellows formed as described above and by solidifying the injection molded material in / on this shape. The desired frictional connection is created by the fact that the air spring bellows, made of an elastomeric material, not only assumes the corresponding contour due to the injection pressure, but is also compressed due to the injection pressure. This compression is at least partially retained when the material solidifies.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren der Klemmring in eine Vertiefung des Luftfederbalges gespritzt, die durch die Anschmiegung des Luftfederbalges an das Bauteil generiert wird. Insbesondere wird dabei ein Bauteil mit einer vorgeformten Vertiefung verwendet, an die sich der Luftfederbalg anschmiegt. Speziell findet ein Bauteil mit einer vorgeformten rillenförmigen Vertiefung Verwendung.In the method according to the invention, the clamping ring is preferably injected into a depression in the air suspension bellows, which is generated by the air suspension bellows nestling against the component. In particular, a component with a preformed recess is used, to which the air spring bellows clings. A component with a preformed groove-shaped recess is used in particular.
Eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass ein aus einem Thermoplast bestehender Klemmring gespritzt wird. Der Vorteil dieser Materialwahl besteht darin, dass Thermoplaste (beispielsweise Polyamide, Polypropylene, Polyurethane etc.) insbesondere in Kombination mit festigkeitsverstärkenden Füllstoffen kostengünstige spritzfähige Materialien sind. Sie erfordern beim Spritzen einen hohen Innendruck im Spritzwerkzeug. Hohe Innendrücke führen zu einer entsprechenden Verklemmung des Luftfederbalges im Zuge des Spritzprozesses.A variant of the method according to the invention is characterized in that a clamping ring made of a thermoplastic is injection molded. The advantage of this choice of material is that thermoplastics (for example polyamides, polypropylenes, polyurethanes, etc.), especially in combination with strength-reinforcing fillers, are inexpensive injectable materials. you require a high internal pressure in the injection mold during injection molding. High internal pressures lead to a corresponding jamming of the air suspension bellows in the course of the injection molding process.
Bei einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein aus einem Duroplast bestehender Klemmring gespritzt. Der Vorteil dieser Materialwahl besteht darin, dass diese Materialien einerseits sehr kostengünstig sind und wegen des fehlenden Setzungsverhaltens auch bei hohen Temperaturen eingesetzt werden können und andererseits unter sehr prozessgünstigen Temperaturen und Drücken verarbeitet werden können. So werden beispielsweise Phenolharze bei nur 80°C eingespritzt und bei nur 180°C und 200 bar zur Erstarrung gebracht. Diese gegenüber Thermoplasten relativ geringen Drücke und Temperaturen schonen das Material und ermöglichen eine Materialauswahl für die elastomeren Dichtringe im entsprechenden Werkzeug mit guten Standzeiten.In another variant of the method according to the invention, a clamping ring made of a thermoset is injected. The advantage of this choice of material is that, on the one hand, these materials are very cost-effective and, due to the lack of settlement behavior, can also be used at high temperatures and, on the other hand, can be processed under very process-favorable temperatures and pressures. For example, phenolic resins are injected at only 80 ° C and solidified at only 180 ° C and 200 bar. These pressures and temperatures, which are relatively low compared to thermoplastics, protect the material and enable a material selection for the elastomer sealing rings in the corresponding tool with a long service life.
Vorzugsweise wird das die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzende Bauteil aus einem Material hergestellt, dessen Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur liegt, die erforderlich ist, um das eingespritzte Material spritzfähig zu halten oder zur Erstarrung zu bringen.The component limiting the radial expansion of the air spring bellows is preferably made of a material whose melting point is above the temperature required to keep the injected material capable of being injected or to solidify it.
Diese Materialauswahl ermöglicht die kostengünstige Herstellung von entsprechenden Bauteilen aus Kunststoff und die Substitution von metallischen Werkstoffen mit allen damit verbundenen Vorteilen. Diese Materialauswahl verhindert dabei, dass der Klemmgrund beim Spritzen selbst aufschmilzt und somit dem Spritzdruck ausweicht.This selection of materials enables the cost-effective production of corresponding components made of plastic and the substitution of metallic materials with all the associated advantages. This choice of material prevents the clamping base from melting itself during spraying and thus evading the spray pressure.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Verklemmen eines Luftfederbalges gegen ein die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzendes Bauteil. Hierbei kommt eine Vielzahl von derartigen Bauteilen in Frage. So kann das Verfahren beispielsweise zur Verbindung einer Außenführung mit dem Luftfederbalg einer außen geführten Luftfeder eingesetzt werden. Eine andere Anwendung betrifft die Fixierung eines Bändigungsringes an der mehrfach ausgebeulten Kardanikfalte oder die Verklemmung des Luftfederbalges gegen einen Satellitenring in einer Kardanikfalte.The method according to the invention is used to clamp an air spring bellows against a component that limits the radial expansion of the air spring bellows. A large number of such components can be used here. For example, the method can be used to connect an external guide to the air suspension bellows of an external air spring. Another application concerns the fixation of a taming ring on the multiply bulged cardanic fold or the jamming of the air spring against a satellite ring in a cardanic fold.
Ein anderer Anwendungsbereich betrifft die Verklemmung eines Luftfederbalges gegen ein die Deformation des Balges radial nach innen begrenzendes Bauteil, insbesondere die Verklemmung eines Balgendes gegen einen Kolben oder einen Deckel von außen nach innen.Another area of application relates to the jamming of an air spring bellows against a component that delimits the deformation of the bellows radially inward, in particular the jamming of the end of the bellows against a piston or a cover from the outside to the inside.
Die Erfindung betrifft ferner eine Luftfeder mit einem gegen ein die radiale Ausdehnung eines Luftfederbalges begrenzenden Bauteil über eine Klemmverbindung verklemmten Luftfederbalg, die einen kraft- und formschlüssig an/in eine Innen/Außenkontur des Luftfederbalges gespritzten Klemmring umfasst.The invention further relates to an air spring with an air spring bellows clamped against a component limiting the radial expansion of an air spring bellows via a clamping connection, which comprises a clamping ring injected into an inner / outer contour of the air spring bellows in a non-positive and form-fitting manner.
Eine solche Luftfeder kann mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt werden. Dabei ist der Klemmring vorzugsweise in eine Vertiefung des Luftfederbalges gespritzt und besteht vorzugsweise aus einem Thermoplast oder einem Duroplast. Das die radiale Ausdehnung des Luftfederbalges begrenzende Bauteil besteht vorzugsweise aus einem Material, dessen Schmelzpunkt oberhalb der Temperatur liegt, die erforderlich ist, um das eingespritzte Material spritzfähig zu halten oder zur Erstarrung zu bringen.Such an air spring can be produced using the method described above. The clamping ring is preferably injected into a recess in the air spring bellows and is preferably made of a thermoplastic or a duroplastic. The component limiting the radial expansion of the air spring bellows is preferably made of a material whose melting point is above the temperature required to keep the injected material capable of being injected or to solidify it.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Vertikalschnitt durch einen Teil einer Luftfeder; -
2 einen Vertikalschnitt durch eine Klemmverbindung zwischen Außenführung und Luftfederbalg einer Luftfeder; -
3a einen ersten Schritt eines Verfahrens zum Verklemmen eines Luftfederbalges mit der Außenführung; -
3b einen zweiten Schritt des Verfahren der3a ; -
3c einen dritten Schritt des Verfahrens der3a ; -
3d einen vierten Schritt des Verfahrens der3a ; -
3e einen fünften Schritt des Verfahrens der3a ; -
3f einen sechsten und siebten Schritt des Verfahrens der3a ; -
4 die Herstellung einer Klemmverbindung zwischen einem Luftfederbalg und einem Satellitenring einer Kardanikfalte; und -
5 die Herstellung einer Klemmverbindung zwischen einem Luftfederbalg und einem Kolben.
-
1 a vertical section through part of an air spring; -
2 a vertical section through a clamping connection between the outer guide and the air spring bellows of an air spring; -
3a a first step of a method for clamping an air spring bellows with the outer guide; -
3b a second step of the process of3a ; -
3c a third step of the process of3a ; -
3d a fourth step of the process of3a ; -
3e a fifth step of the process of3a ; -
3f a sixth and seventh step of the process of3a ; -
4th the production of a clamp connection between an air spring bellows and a satellite ring of a cardanic fold; and -
5 the production of a clamp connection between an air spring bellows and a piston.
Die in
Der Luftfederbalg
Die Herstellung dieser Verbindung wird nunmehr in Verbindung mit den
Anschließend werden die Einzelteile des Spritzwerkzeugs und der vorpositionierten Bauteile (Luftfederbalg
Wegen der Inkompressibilität der Elastomerringe
In diese Kavität wird das spritzfähige Material, beispielsweise ein Duroplast, mit hohem Druck eingebracht und zur Erstarrung gebracht, wie bei 27 in
Dann wird der Anguss abgebrochen oder abgetrennt, und danach werden die unterhalb der Teilungsebene liegenden Komponenten entnommen (s.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet gegenüber den bekannten Lösungen (Verwendung eines Klemmringes etc.) eine Reihe von Vorteilen. Es wird hierdurch prinzipiell möglich, die Klemmverbindung ohne Deformation des die radiale Balgdeformation begrenzenden gegenhaltenden Bauteils, beispielsweise eine Außenführung, herzustellen. Damit können für das Außenteil Materialien zum Einsatz kommen, die kein oder kein ausgeprägtes plastisches Verformungsvermögen aufweisen, wie beispielsweise Kunststoffe. Es ergeben sich ferner Vorteile in Bezug auf den Materialeinsatz und den Einsatz von einfacheren Maschinen. Das Verfahren ist besonders schnell durchführbar und ein Klemmring als Bauteil entfällt.The method according to the invention offers a number of advantages over the known solutions (use of a clamping ring, etc.). This makes it possible in principle to produce the clamping connection without deformation of the counter-holding component that delimits the radial bellows deformation, for example an external guide. This means that materials can be used for the outer part that have no or no pronounced plastic deformation capacity, such as plastics. There are also advantages with regard to the use of materials and the use of simpler machines. The process can be carried out particularly quickly and there is no need for a clamping ring as a component.
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LuftfederAir spring
- 22
- KardanikfalteGimbal fold
- 33
- LuftfederbalgAir bag
- 44th
- AußenführungExternal guide
- 55
- LuftfederdeckelAir spring cover
- 66th
- BändigungsringTaming ring
- 77th
- Klemmung an AußenführungClamping to the external guide
- 88th
- Klemmung am KolbenClamping on the piston
- 99
- KlemmringClamping ring
- 1010
- Vertiefung deepening
- 2020th
- Werkzeug OberteilTool upper part
- 2121
- axialer Pressringaxial press ring
- 2222nd
- oberer Elastomerringupper elastomer ring
- 2323
- oberer Düsenringupper nozzle ring
- 2424
- unterer Düsenringlower nozzle ring
- 2525th
- unterer Elastomerringlower elastomer ring
- 2626th
- WerkzeugunterteilTool lower part
- 2727
- erstarrendes Material solidifying material
- 4040
- KlemmringClamping ring
- 4141
- SatellitenringSatellite ring
- 4242
- radiale Werkzeugabdichtungradial tool sealing
- 4343
- axiale Verpressung axial compression
- 5050
- KlemmringClamping ring
- 5151
- Kolbenpiston
- 5252
- axiale Verpressungaxial compression
- 5353
- radiale Werkzeugabdichtungradial tool sealing
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