DE102018218456A1 - Method for connecting an air bellows to an outer element of an air spring and air spring - Google Patents
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Abstract
Es werden ein Verfahren zum Verbinden eines Luftfederbalges mit einem Außenelement einer Luftfeder und eine Luftfeder beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein Klemmring zunächst zu einem Stern zusammengefaltet und in den in das Außenelement eingelegte Luftfederbalg hineingesteckt, um die Bauteile zueinander zu positionieren. Der Klemmringstern wird dann in seine Rundform zurückgefaltet, bis er sich in der ursprünglichen Ringform gegen den Luftfederbalg presst und damit den Luftfederbalg mit dem Außenelement verklemmt. Auf diese Weise lässt sich eine entsprechende Verbindung mit besonders hoher Festigkeit bei geringem Materialeinsatz herstellen.A method for connecting an air bellows to an outer element of an air spring and an air spring are described. In the method, a clamping ring is first folded into a star and inserted into the air bellows inserted in the outer element in order to position the components relative to one another. The clamping ring star is then folded back into its round shape until it presses against the air bellows in the original ring shape and thus clamps the air bellows with the outer element. In this way, a corresponding connection with particularly high strength can be produced with a low use of materials.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verbinden eines Luftfederbalges mit einem Außenelement einer Luftfeder durch Verklemmen des Luftfederbalges mit dem Außenelement mit einem gegen den Luftfederbalg und das Außenelement verspannten Klemmring.The present invention relates to a method for connecting an air bellows to an outer element of an air spring by clamping the air spring bellows to the outer element with a clamping ring braced against the air bellows and the outer element.
Beispielsweise erfordert die Verwendung von außengeführten Luftfedern in Verbindung mit Kardanikfalten die Befestigung der Außenführung auf dem Luftfederbalg. Diese Verbindung muss eine hohe Festigkeit besitzen. Um diese hohe Festigkeit statisch und dynamisch zu liefern, wird der Balg an der Außenführung mit einem gegen die Außenführung verspannten Klemmring geklemmt. Dabei wird diese Verbindung 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 bringt 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.For example, the use of external air springs in connection with cardanic folds requires the outer guide to be attached to the air bellows. This connection must have a high strength. In order to provide this high strength statically and dynamically, the bellows is clamped to the outer guide with a clamping ring that is clamped against the outer guide. This connection is normally made in such a way that the outer guide (analogous to a cover / piston clamp) is deformed radially inwards with a clamping machine and is pressed against a clamping ring. The remaining tension of the bellows located between the clamping ring and the deformed outer guide when springing back brings 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 the outer guide is clamped, care is taken to ensure that it wraps around it radially inward above and below the clamping ring, thus creating an at least partially established positive fit.
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. Andere Verbindungsoptionen, wie Kleben, haben gegenüber einer Klemmverbindung in Bezug auf Performance und/oder Robustheit entsprechende Nachteile.A clamping of the clamping ring from the inside to the outside usually does not take place because the machine technology required for this deviates from that of a piston or cover clamping (clamping movement from the outside radially inwards) and, moreover, there would be no positive locking. Other connection options, such as gluing, have corresponding disadvantages compared to a clamp connection in terms of performance and / or robustness.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren dieser Art zur Verfügung zu stellen, mit dem eine entsprechende Verbindung mit besonders hoher Festigkeit bei geringem Materialeinsatz herstellbar ist.The present invention has for its object to provide a method of this type with which a corresponding connection with particularly high strength can be produced with little material.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der angegebenen Art gelöst, bei dem der Klemmring zunächst zu einem Stern zusammengefaltet und in den in das Außenelement eingelegten Luftfederbalg hineingesteckt wird, um die Bauteile zueinander zu positionieren, und bei dem der Klemmringstern dann in seine Rundform zurückgefaltet wird, bis er sich in der ursprünglichen Ringform gegen den Luftfederbalg presst und damit den Luftfederbalg mit dem Außenelement verklemmt.This object is achieved according to the invention by a method of the type specified, in which the clamping ring is first folded into a star and inserted into the air bellows inserted in the outer element in order to position the components relative to one another, and in which the clamping ring star is then folded back into its round shape until it presses against the air bellows in the original ring shape and thus jams the air bellows with the outer element.
Die erfindungsgemäße Klemmverbindung wird hergestellt, indem der Klemmring zunächst zu einem Stern zusammengefaltet und dann zum Ring wieder zurückgefaltet wird. Durch das signifikante Zusammenfalten des Innenringes in die Sternform wird eine radiale Reduktion des Umkreises erzeugt. In dieser Form kann der Klemmring in den in das Außenelement eingelegten Balg hineingesteckt werden. Dadurch werden die Bauteile in die spätere ZSB-Anordnung zueinander positioniert.The clamping connection according to the invention is produced by first folding the clamping ring into a star and then folding it back into the ring. The significant collapse of the inner ring into the star shape creates a radial reduction in the circumference. In this form, the clamping ring can be inserted into the bellows inserted into the outer element. As a result, the components are positioned in relation to each other in the later ZSB arrangement.
Beim Zurückfalten des Klemmringsternes in seine Rundform nimmt der Radius seines Umkreises wieder zu, solange bis er sich in der ursprünglichen Ringform gegen den Balg und das Außenelement presst und damit den Balg gegen das Außenelement verklemmt.When the clamping ring star is folded back into its round shape, the radius of its periphery increases again until it presses against the bellows and the outer element in the original ring shape and thus clamps the bellows against the outer element.
In Weiterbildung der Erfindung wird ein Klemmring verwendet, der in Abständen über seinen Umfang verteilt Querschnittsverkleinerungen aufweist. Hierbei wird insbesondere ein Klemmring mit Querschnittsverkleinerungen verwendet, die als Einkerbungen von innen ausgebildet sind.In a further development of the invention, a clamping ring is used which has cross-sectional reductions distributed at intervals over its circumference. Here, in particular, a clamping ring with cross-sectional reductions is used, which are designed as notches from the inside.
Durch diese Querschnittsverkleinerungen wird die Einfalt- und Ausfaltbewegung des Klemmringes gesteuert. Dabei wirken die Orte der Querschnittsverkleinerungen bzw. Einkerbungen wie plastische Gelenke zwischen den nichtgekerbten Klemmringabschnitten, die wiederum wie starre Verbindungselemente zwischen den Gelenken wirken. Beim Einfalten in die Sternform verhält sich der Klemmring so wie ein durch Gelenke verbundener Mechanismus.The fold-in and fold-out movement of the clamping ring is controlled by these cross-sectional reductions. The locations of the cross-sectional reductions or notches act like plastic joints between the non-notched clamping ring sections, which in turn act like rigid connecting elements between the joints. When folded into the star shape, the clamping ring behaves like a mechanism connected by joints.
Die Realisierung der Querschnittsverkleinerung durch Kerben von innen hat neben der Bereitstellung der plastischen Gelenke noch zwei weitere positive Auswirkungen. Einerseits erlaubt die Kerbeinbringung von innen eine materialschonende Deformation des Klemmringes zu einem nach außen gerichteten Sternzacken. Andererseits bewirkt die Kerbung von innen eine bei der Deformation des Klemmringes glatt verbleibende Außenseite desselben, was bei der Verpressung gegen den Luftfederbalg diesen nicht verletzt.The realization of the reduction in cross-section by means of notches from the inside has two other positive effects in addition to the provision of the plastic joints. On the one hand, the notch insertion from the inside allows a gentle deformation of the clamping ring to an outward pointed star. On the other hand, the notch from the inside causes the outside of the clamping ring to remain smooth when the clamping ring is deformed, which does not damage the bellows when pressed against the air bellows.
Erfindungsgemäß wird somit eine kostengünstige Alternative für die Klemmung eines Außenelementes auf den Luftfederbalg einer Luftfeder zur Verfügung gestellt. Dabei kann diese Verbindung ohne plastische Deformation des Außenelementes ermöglicht werden, und es können damit auch andere Materialklassen (ohne ausgeprägt plastische Fließeigenschaften, z.B. Kunststoffe) für das Außenelement eingesetzt werden. In jedem Fall wird eine Verbindung mit einer besonders hohen Festigkeit bei geringem Materialeinsatz geschaffen. Die Herstellung der Verbindung wird über einen kostengünstigen Prozess erreicht.According to the invention, an inexpensive alternative for clamping an outer element onto the air bellows of an air spring is thus made available. This connection can be made possible without plastic deformation of the outer element, and other material classes (without pronounced plastic flow properties, for example plastics) can also be used for the outer element. In any case, a connection with a particularly high strength is created with little use of material. The production the connection is achieved through an inexpensive process.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird ein Klemmring mit Querschnittsverkleinerungen verwendet, die muldenförmig ausgebildet sind.In a further embodiment of the invention, a clamping ring with cross-sectional reductions that are trough-shaped is used.
Auch findet vorzugsweise ein Klemmring Verwendung, der auf seiner radialen Außenseite konturiert ist.A clamping ring is also preferably used, which is contoured on its radial outside.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren geht es um die Herstellung einer Verbindung zwischen einem Luftfederbalg und einem Außenelement einer Luftfeder. Als Außenelement kann beispielsweise eine Außenführung einer Luftfeder oder ein entsprechender Stützring Verwendung finden. Bei einer ersten Verfahrensvariante wird daher der Luftfederbalg mit einer Außenführung einer Luftfeder verklemmt. Bei einer zweiten Variante wird der Luftfederbalg mit einem Stützring in der Kardanikfalte einer Luftfeder verklemmt. Dies schließt nicht aus, dass das erfindungsgemäße Verfahren weitere Arten der Verklemmung betrifft, beispielsweise eine Verklemmung des Luftfederbalges mit dem Deckel oder dem Kolben eines Luftfederbeines.The method according to the invention involves the production of a connection between an air bellows and an outer element of an air spring. For example, an outer guide of an air spring or a corresponding support ring can be used as the outer element. In a first method variant, the air bellows is therefore clamped with an outer guide of an air spring. In a second variant, the air bellows is clamped in the cardanic fold of an air spring with a support ring. This does not exclude that the method according to the invention relates to other types of jamming, for example jamming of the air bellows with the cover or the piston of an air spring strut.
Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Klemmring verwendet, der an den Knickstellen Querschnittsverkleinerungen aufweist, bei denen der Flächenschwerpunkt in der Knickstelle gegenüber dem Flächenschwerpunkt in den nichtgeknickten Bereichen radial nach außen verlagert ist.In the method according to the invention, a clamping ring is preferably used which has cross-sectional reductions at the kink points, in which the center of gravity in the kink point is shifted radially outward relative to the center of gravity in the non-kinked areas.
Diese Verfahrensvariante kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn durch eine Vielzahl von Knickstellen der Klemmring verformt wird, und betrifft eine weitere Art der Ausbildung der plastischen Gelenke des Klemmringes. Um sicherzustellen, dass der auf Ringform zurückgefaltete Klemmring auch bei durch eine Vielzahl von Knickstellen reduzierter Stabilität in der verklemmten Form verbleibt, wird an den späteren Knickstellen der Klemmringquerschnitt beispielsweise durch Sägekerben oder Prägekerben von innen so verkleinert, dass sich der Flächenschwerpunkt in der Knickstelle gegenüber dem Flächenschwerpunkt in den nichtgeknickten Bereichen radial nach außen verlagert.This method variant is used in particular when the clamping ring is deformed by a large number of kinks, and relates to a further type of formation of the plastic joints of the clamping ring. In order to ensure that the clamping ring folded back into the ring shape remains in the clamped shape even when the stability is reduced due to a large number of kink points, the clamping ring cross section at the later kink points is reduced from the inside, for example by sawing notches or embossing notches, so that the center of gravity in the kinking point is opposite that Center of gravity in the non-kinked areas shifted radially outwards.
Diese Art der Flächenschwerpunktänderung führt im Zusammenhang mit den Schnittkräften im auf Ringform zurückgefalteten Klemmring zu einem Moment, das die Stabilität der Rundform bei einer Anlage gegen das Gebilde aus Balg und Außenelement weiter verstärkt.This type of change in the center of gravity leads, in connection with the cutting forces in the clamping ring folded back into a ring shape, to a moment which further increases the stability of the round shape in a system against the structure of bellows and outer element.
Die Schnittkräfte sind hierbei auf beiden Schnittflächen (nichtgekerbter Bereich und gekerbter Bereich) gleich groß, der Kraftangriffspunkt liegt aber im nichtgekerbten Bereich radial weiter im Inneren als im gekerbten Bereich. Diese radiale Verschiebung führt zu einem Versatzmoment, das den Klemmring entgegen dem Uhrzeigersinn zu verdrehen und damit gegen das Gebilde aus Balg und Außenelement zu drücken trachtet.The cutting forces are the same on both cutting surfaces (non-notched area and notched area), but the force application point is more radially inward in the non-notched area than in the notched area. This radial displacement leads to an offset moment which tries to turn the clamping ring counterclockwise and thus to press against the structure of the bellows and outer element.
Anstelle der Kerben in einem ansonsten massiv ausgeführten Klemmring kann auch ein Ring zum Einsatz kommen, der so geprägt wird, dass dort, wo der massive Ring in den verschiedenen möglichen Teilungen den vollen Querschnitt hat, nun eine Mulde oder ein nach innen gedrückter Rand eingeprägt wird, wogegen in den beim massiven Ring gekerbten Bereichen keine Prägung eingebracht wird. Die Wirkungsweise eines solchen Ringes entspricht der eines massiven Klemmringes mit Kerben. Es entstehen dabei folgende Vorteile: weniger Materialeinsatz, stärkere Verlagerung des Flächenschwerpunktes des Querschnittes im verprägten Bereich gegenüber dem nichtgeprägten Gelenkbereich radial nach innen.Instead of the notches in an otherwise solid clamping ring, a ring can also be used, which is stamped in such a way that where the solid ring has the full cross section in the various possible divisions, a trough or a rim pressed inwards is now embossed , whereas no embossing is made in the areas notched in the solid ring. The operation of such a ring corresponds to that of a solid clamping ring with notches. The following advantages result: less use of material, greater shift of the center of gravity of the cross section in the embossed area compared to the non-embossed joint area radially inwards.
Bei noch einer anderen Verfahrensvariante findet ein Außenelement und/oder ein Klemmring Verwendung, das bzw. der eine umlaufende Mulde aufweist. Eine derartige Mulde am Außenelement oder Klemmring führt zu einem vollständigen oder teilweise wirksamen Formschluss in axialer Richtung zusätzlich zur radialen Verpressung. Wenn ein Klemmring mit einer umlaufenden Mulde Verwendung findet, weist das Außenelement vorzugsweise eine nach außen orientierte Wölbung auf und umgekehrt.In yet another method variant, an outer element and / or a clamping ring is used which has a circumferential trough. Such a trough on the outer element or clamping ring leads to a complete or partially effective form fit in the axial direction in addition to the radial compression. If a clamping ring with a circumferential trough is used, the outer element preferably has an outwardly oriented curvature and vice versa.
Das erfindungsgemäße Verfahren bietet eine Reihe von Vorteilen. Der Klemmring muss während des Klemmprozesses von außen nicht mehr die zum Umformen des Außenelementes erforderlichen Kräfte tragen und kann damit aus weniger wertigem Material und mit kleinerer Querschnittsfläche hergestellt werden. Es wird prinzipiell möglich, die Klemmverbindung ohne Deformation des Außenelementes herzustellen. Damit können für das Außenelement Materialien zum Einsatz kommen, die kein oder kein ausgeprägtes plastisches Verformungsvermögen aufweisen, beispielsweise Kunststoffe. Die Verklemmung wird gegenüber einer Verklemmung von außen radial nach außen verlagert. Damit entsteht eine größere Freigängigkeit gegenüber beweglichen Teilen im Inneren der Luftfeder, die wiederum vielfältige Vorteile bietet.The method according to the invention offers a number of advantages. The clamping ring no longer has to bear the forces required to form the outer element from the outside during the clamping process and can therefore be produced from less valuable material and with a smaller cross-sectional area. In principle, it becomes possible to produce the clamp connection without deformation of the outer element. This means that materials can be used for the outer element that have no or no pronounced plastic deformation capacity, for example plastics. The deadlock is shifted radially from the outside to a deadlock. This creates greater freedom of movement in relation to moving parts inside the air spring, which in turn offers many advantages.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Luftfeder mit einem Luftfederbalg und einem Außenelement, bei dem der Luftfederbalg durch ein Verfahren der vorstehend beschriebenen Art mithilfe eines Klemmringes mit dem Außenelement verbunden ist. Bei dem Außenelement handelt es sich hierbei vorzugsweise um eine Außenführung oder um einen Stützring in einer Kardanikfalte einer Luftfeder.The present invention further relates to an air spring with an air bellows and an outer element, in which the air bellows is connected to the outer element by a method of the type described above with the aid of a clamping ring. This is the outer element preferably around an outer guide or a support ring in a cardanic fold of an air spring.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Teilvertikalschnitt durch eine Luftfeder; -
2 eine Draufsicht auf einen Klemmring innen im zusammengefalteten Zustand und außen in an einer Außenführung der Luftfeder angepressten Zustand; -
3 einen Teilschnitt durch einen Klemmring mit Darstellung einer Querschnittsverkleinerung; -
4 vier verschiedene Phasen beim Zusammenfalten des Klemmringes; -
5 eine Sternzacke des gefalteten Klemmringes; -
6 einen Teilvertikalschnitt durch eine Luftfeder mit Anordnung eines Stützringes und eines Klemmringes bei einer Kardanikfalte; -
7 einen Abschnitt eines Klemmringes mit Darstellung der Flächenschwerpunkte; -
8 eine weitere Ausführungsform einer Klemmringbefestigung; und -
9 noch eine weitere Ausführungsform einer Klemmringbefestigung.
-
1 a partial vertical section through an air spring; -
2nd a plan view of a clamping ring inside in the folded state and outside in a pressed state on an outer guide of the air spring; -
3rd a partial section through a clamping ring showing a reduction in cross section; -
4th four different phases when folding the clamping ring; -
5 a star point of the folded clamping ring; -
6 a partial vertical section through an air spring with arrangement of a support ring and a clamping ring in a cardanic fold; -
7 a portion of a clamping ring showing the centroids; -
8th a further embodiment of a clamping ring attachment; and -
9 yet another embodiment of a clamping ring attachment.
Luftfeder
Die Klemmringverbindung zwischen der Außenführung
Die Einfalt- und Ausfaltbewegung des Klemmringes
Der Faltvorgang des Klemmringes
Befindet sich der Klemmring
Die geradzahlige Anzahl an Querschnittsverkleinerungen
Je größer die geradzahlige Anzahl an Querschnittsverkleinerungen
Die vorstehend beschriebene Klemmung von innen kann auch auf andere Verbindungen angewendet werden, wie beispielsweise die Verklemmung zwischen dem Stützring
Die
BezugszeichenlisteReference list
- 11
- LuftfederAir spring
- 22nd
- AußenführungExternal guidance
- 33rd
- LuftfederbalgAir bag
- 44th
- KlemmringClamping ring
- 55
- QuerschnittsverkleinerungCross-sectional reduction
- 66
- KlemmringClamping ring
- 77
- StützringSupport ring
- 1010th
- FlächenschwerpunktCenter of gravity
- 1111
- FlächenschwerpunktCenter of gravity
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R081 | Change of applicant/patentee |
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R020 | Patent grant now final |