DE102020203171A1 - Air suspension strut with a protective bellows for transmitting a torque - Google Patents
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Abstract
Luftfederbein (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Luftfeder (2) mit einem integrierten Stoßdämpfer (3) zur Federung und Dämpfung von Schwingungen eines Kraftfahrzeugfahrwerkes, wobei die Luftfeder (2) einen Luftfederdeckel (4) und einen Abrollkolben (5) umfasst, wobei zwischen dem Luftfederdeckel (4) und dem Abrollkolben (5) ein Rollbalg (6) aus elastomerem Material druckdicht befestigt ist, wodurch ein mit Druckluft befüllter volumenelastischer Druckraum (10) begrenzt ist und der Rollbalg (6) unter Ausbildung einer Rollfalte (8) auf dem Abrollkolben (5) abrollt, wobei der Stoßdämpfer (3) ein Dämpferrohr (12) und eine in das Dämpferrohr (12) eintauchbare Kolbenstange (13) umfasst, wobei der Abrollkolben (5) drehfest an dem Dämpferrohr (12) befestigt ist und die Kolbenstange (13) mit einem Dämpferlager (14) verbunden ist, wobei der Luftfederdeckel (4) mittels einem Drehlager (20) gegenüber dem Dämpferlager (14) drehbar gelagert ist, wobei ein Mittel zur Drehmomentübertragung (7) vorgesehen ist, welches einerseits mit dem Luftfederdeckel (4) und andererseits mit dem Abrollkolben (5) derart gekoppelt ist, dass bei einer Verdrehung (V) des Stoßdämpfers (3) um eine Längsachse (L) des Luftfederbeins (1) ein von dem Abrollkolben (5) ausgehendes Drehmoment (M) über das Mittel (7) auf den Luftfederdeckel (4) übertragen wird.Air spring strut (1) for a motor vehicle, comprising an air spring (2) with an integrated shock absorber (3) for the suspension and damping of vibrations of a motor vehicle chassis, the air spring (2) comprising an air spring cover (4) and a rolling piston (5), wherein Between the air spring cover (4) and the rolling piston (5) a bellows (6) made of elastomeric material is fastened in a pressure-tight manner, whereby a volume-elastic pressure space (10) filled with compressed air is limited and the bellows (6) forms a roll fold (8) the rolling piston (5) rolls, the shock absorber (3) comprising a damper tube (12) and a piston rod (13) which can be immersed in the damper tube (12), the rolling piston (5) being non-rotatably attached to the damper tube (12) and the Piston rod (13) is connected to a damper bearing (14), the air spring cover (4) being rotatably mounted relative to the damper bearing (14) by means of a pivot bearing (20), a means for torque transmission (7) v is provided, which is coupled on the one hand to the air spring cover (4) and on the other hand to the rolling piston (5) in such a way that when the shock absorber (3) is rotated about a longitudinal axis (L) of the air spring strut (1) one of the rolling piston (5) outgoing torque (M) is transmitted to the air spring cover (4) via the means (7).
Description
Die Erfindung betrifft ein Luftfederbein gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an air suspension strut according to the preamble of
Ein Luftfederbein, wie es beispielsweise aus der
Die Luftfeder besteht im Wesentlichen aus einem Luftfederdeckel, einem Abrollkolben und einem dazwischen druckdicht eingespannten elastomeren Rollbalg, wodurch ein unter Druckluft stehender volumenelastischer Druckraum begrenzt wird. Der Rollbalg wird von einer hülsenförmigen Außenführung umschlossen und rollt beim Einfedern unter Ausbildung einer Rollfalte an dem Abrollkolben ab. Der innerhalb der Luftfeder angeordnete Stoßdämpfer ist einerseits mit dem Radträger verbunden und andererseits mit seiner in das Dämpferrohr eintauchbaren Kolbenstange in einem Dämpferlager des Luftfederdeckel gelagert. Das Luftfederbein wird über das Dämpferlager und entsprechende Befestigungsmittel mit einem Karosserieabschnitt des Kraftfahrzeugs verbunden. Zusätzlich ist zwischen dem Luftfederdeckel und dem Dämpferlager ein Drehlager vorgesehen, welches folgendem Umstand geschuldet ist.The air spring essentially consists of an air spring cover, a rolling piston and an elastomeric bellows clamped between them in a pressure-tight manner, which delimits a volume-elastic pressure space under compressed air. The rolling bellows is enclosed by a sleeve-shaped external guide and rolls on the rolling piston when it is compressed, forming a roll fold. The shock absorber arranged inside the air spring is connected on the one hand to the wheel carrier and on the other hand is mounted with its piston rod, which can be immersed in the damper tube, in a damper bearing of the air spring cover. The air suspension strut is connected to a body section of the motor vehicle via the damper bearing and corresponding fastening means. In addition, a pivot bearing is provided between the air spring cover and the damper bearing, which is due to the following circumstance.
An der Vorderachse von Kraftfahrzeugen werden häufig radführende Luftfederbeine eingesetzt. Aufgrund dessen, dass der Stoßdämpfer mittelbar an dem Rad befestigt ist, kommt es beim Einfedern des Fahrzeugrades zu einer Schwenkbewegung des gesamten Luftfederbeins und bei einer Lenkbewegung zu einer Verdrehung des Stoßdämpfers.Wheel-guiding air suspension struts are often used on the front axle of motor vehicles. Due to the fact that the shock absorber is indirectly attached to the wheel, the entire air suspension strut swings when the vehicle wheel is compressed and the shock absorber rotates when the steering movement occurs.
Die durch den Betrieb verursachte Achskinematik führt zu einer Torsionsbelastung des Rollbalgs. Der fest am Stoßdämpfer angeordnete Abrollkolben nimmt dessen Verdrehung auf und verdreht sich gegenüber der Längsachse des Luftfederbeins. Dies führt folglich zu einer Verdrehung des Abrollkolbens gegenüber dem Luftfederdeckel. Der zwischen Luftfederdeckel und Abrollkolben eingespannte Rollbalg erfährt demzufolge eine nachteilige Torsionskrafteinwirkung. Der Rollbalg wird in sich verdreht, was insbesondere bei dünnwandigen und fadenverstärkten Rollbälgen sehr schädlich ist und zu einem Ausfall des Luftfederbeins führen kann.The axis kinematics caused by the operation leads to a torsional load on the bellows. The rolling piston, which is fixed to the shock absorber, absorbs its rotation and rotates relative to the longitudinal axis of the air suspension strut. This consequently leads to a rotation of the rolling piston relative to the air spring cover. The rolling bellows clamped between the air spring cover and the rolling piston consequently experiences a disadvantageous torsional force. The rolling bellows is twisted, which is very damaging, especially in the case of thin-walled and thread-reinforced rolling bellows, and can lead to failure of the air spring strut.
Um für einen Torsionsausgleich zu sorgen, gibt es im Stand der Technik verschiedenste Lösungen. Es weiteres Drehlager ist bspw. auch aus der
Alternativ wird in der
Daher ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Luftfederbein bereitzustellen, bei welchem nachteilig auf den Rollbalg einwirkende Torsionskräfte weitestgehend reduziert sind oder verhindert werden.It is therefore the object of the invention to provide an improved air suspension strut in which torsional forces which disadvantageously act on the rolling bellows are largely reduced or prevented.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object on which the invention is based is achieved with the features of the independent patent claim. Preferred embodiments emerge from the subclaims.
Erfindungsgemäß wird ein Luftfederbein für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, umfassend eine Luftfeder mit einem integrierten Stoßdämpfer zur Federung und Dämpfung von Schwingungen eines Kraftfahrzeugfahrwerkes, wobei die Luftfeder einen Luftfederdeckel und einen Abrollkolben umfasst, wobei zwischen dem Luftfederdeckel und dem Abrollkolben ein Rollbalg aus elastomerem Material druckdicht befestigt ist, wodurch ein mit Druckluft befüllter volumenelastischer Druckraum begrenzt ist und der Rollbalg unter Ausbildung einer Rollfalte auf dem Abrollkolben abrollt, wobei der Stoßdämpfer ein Dämpferrohr und eine in das Dämpferrohr eintauchbare Kolbenstange umfasst, wobei der Abrollkolben drehfest an dem Dämpferrohr befestigt ist und die Kolbenstange mit einem Dämpferlager verbunden ist, wobei der Luftfederdeckel mittels einem Drehlager gegenüber dem Dämpferlager drehbar gelagert ist, wobei ein Mittel zur Drehmomentübertragung vorgesehen ist, welches einerseits mit dem Luftfederdeckel und andererseits mit dem Abrollkolben derart gekoppelt ist, dass bei einer Verdrehung des Stoßdämpfers um eine Längsachse des Luftfederbeins ein von dem Abrollkolben ausgehendes Drehmoment über das Mittel auf den Luftfederdeckel übertragen wird.According to the invention, an air spring strut for a motor vehicle is provided, comprising an air spring with an integrated shock absorber for the suspension and damping of vibrations of a motor vehicle chassis, the air spring comprising an air spring cover and a rolling piston, a rolling bellows made of elastomeric material being fastened in a pressure-tight manner between the air spring cover and the rolling piston , whereby a volume-elastic pressure space filled with compressed air is limited and the rolling bellows rolls on the rolling piston with the formation of a roll fold, the shock absorber comprising a damper tube and a piston rod immersed in the damper tube, the rolling piston being non-rotatably attached to the damper tube and the piston rod with a Damper bearing is connected, wherein the air spring cover is rotatably supported by means of a pivot bearing with respect to the damper bearing, a means for torque transmission being provided, which on the one hand with the air spring cover and the other on the other hand coupled to the rolling piston in this way is that when the shock absorber is rotated about a longitudinal axis of the air suspension strut, a torque originating from the rolling piston is transmitted via the means to the air suspension cover.
In Vorteilhafterweise bewirkt dieser Mechanismus, dass keine Torsionskraft auf den Rollbalg einwirkt. Dadurch werden seine Festigkeitsträger nicht unnötig gedehnt, wodurch die Lebensdauer des Rollbalgs und des gesamten Luftfederbeins erhöht ist. Damit der Mechanismus zur Drehmomentübertragung ordnungsgemäß funktioniert, muss zunächst der Abrollkolben fest mit dem Dämpferrohr des Stoßdämpfers verbunden sein, sodass sich dieser nicht am Dämpferrohr verdrehen kann. Dafür kann der Abrollkolben formschlüssig mit dem Dämpferrohr verbunden werden, indem das Dämpferrohr eine Nase aufweist, welche in eine Nut des Abrollkolbens eingreift. Zudem muss der Luftfederdeckel drehbeweglich gelagert sein, damit dieser die Verdrehung des Abrollkolbens aufnimmt und sich in die gleiche Richtung dreht. Dies führt dazu, dass die Anbindung des Rollbalgs am Abrollkolben und die Anbindung des Rollbalgs am Luftfederdeckel nahezu in identischer Position bei der Bewegung um die Rotationsachse bleiben. Folglich wirkt keine nachteilige Torsion auf den Rollbalg ein. Im Gegensatz zum Stand der Technik, ist der Rollbalg sofort entlastet. Er selbst muss kein Drehmoment auf den drehbeweglich gelagerten Luftfederdeckel übertragen.This mechanism advantageously has the effect that no torsional force acts on the rolling bellows. As a result, its reinforcements are not stretched unnecessarily, which increases the service life of the bellows and the entire air suspension strut. In order for the torque transmission mechanism to work properly, the rolling piston must first be firmly connected to the damper tube of the shock absorber so that it cannot twist on the damper tube. For this purpose, the rolling piston can be positively connected to the damper tube in that the damper tube has a nose which engages in a groove in the rolling piston. In addition, the air spring cover must be rotatably mounted so that it absorbs the twisting of the rolling piston and rotates in the same direction. This means that the connection of the rolling bellows to the rolling piston and the connection of the rolling bellows to the air spring cover remain in almost the same position when moving about the axis of rotation. As a result, no adverse torsion acts on the rolling bellows. In contrast to the prior art, the rolling bellows is relieved immediately. He himself does not have to transmit any torque to the rotatably mounted air spring cover.
Bevorzugt ist das Mittel zur Drehmomentübertragung ein Schutzbalg zum Schutz des Rollbalgs, wobei in dem Schutzbalg eine Vielzahl an Versteifungsmitteln vorgesehen sind. Als Mittel zur Drehmomentübertragung eignet sich vorzugweise der üblicherweise vorhandene Schutzbalg. Dieser übernimmt zwei Funktionen. Neben dem Schutz des Rollbalgs vor Verschmutzung, wirkt der Schutzbalg auch als Kraftübertragungsmittel. Hierfür ist es vorteilhaft, den Schutzbalg versteift auszuführen, damit dieser bei einer Verdrehung nicht einknickt.The means for torque transmission is preferably a protective bellows for protecting the rolling bellows, a multiplicity of stiffening means being provided in the protective bellows. The protective bellows usually present is preferably suitable as a means for torque transmission. This has two functions. In addition to protecting the rolling bellows from contamination, the protective bellows also acts as a power transmission medium. For this purpose, it is advantageous to make the protective bellows stiffened so that it does not buckle when it is twisted.
Um dies zu verhindern, verlaufen besonders vorzugweise die Versteifungsmittel jeweils in Umfangsrichtung. Sie werden über die Länge des Schutzbalgs verteilt und voneinander beabstandet angeordnet.In order to prevent this, the stiffening means particularly preferably each run in the circumferential direction. They are distributed over the length of the protective bellows and arranged at a distance from one another.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Versteifungsmitteln jeweils in einem Flankenbereich zwischen einem Faltental und einer Faltenspitze des Schutzbalgs angeordnet. Damit der Schutzbalg innerhalb seiner Falten nicht einknickt, wird dessen Flankenbereich versteift. Dadurch lässt sich das Drehmoment besser übertragen.According to a further preferred embodiment, the stiffening means are each arranged in a flank area between a fold valley and a fold tip of the protective bellows. So that the protective bellows does not buckle within its folds, its flank area is stiffened. This allows the torque to be transmitted better.
Bevorzugt sind die Versteifungsmittel eine örtliche Aufdickung des Schutzbalgmaterials. Die Versteifung des Schutzbalgs wird durch einen erhöhten Materialeinsatz an definierter Stelle erreicht. Um örtlich dickere Stellen im Material zu erzeugen, muss die Spritzgussform eine entsprechende Formgebung haben.The stiffening means are preferably a local thickening of the protective bellows material. The stiffening of the protective bellows is achieved through an increased use of material at a defined point. In order to produce locally thicker areas in the material, the injection mold must have a corresponding shape.
Alternativ sind die Versteifungsmittel eingebettete Fäden oder Gewebe. Vorzugsweise Glasfasern. Die Fäden oder Gewebe werden im Spritzgussverfahren in das Material des Schutzbalgs eingebettet. Diese Mittel sorgen ebenfalls für eine Versteifung des Schutzbalgmaterials.Alternatively, the stiffening means are embedded threads or fabrics. Preferably fiberglass. The threads or fabrics are embedded in the material of the protective bellows in an injection molding process. These means also stiffen the protective bellows material.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Schutzbalg mit einem ersten Ende an dem Luftfederdeckel und mit einem zweiten Ende an dem Abrollkolben befestigt. Damit das Drehmoment effektiv von dem Abrollkoben durch den Schutzbalg auf den Luftfederdeckel übertragen wird, bietet es sich an den Schutzbalg mit seinen Enden an diesen beiden Luftfederanbauteilen zu befestigten.According to a further preferred embodiment, the protective bellows is fastened with a first end to the air spring cover and with a second end to the rolling piston. So that the torque is effectively transmitted from the roll-off piston through the protective bellows to the air spring cover, it is advisable to fasten the protective bellows with its ends to these two air spring add-on parts.
Bevorzugt ist das erste Ende des Schutzbalgs form- und/oder kraftschlüssig an dem Luftfederdeckel befestigt und das zweite Ende des Schutzbalgs ist form- und/oder kraftschlüssig an dem Abrollkolben befestigt. Vorzugsweise weisen der Luftfederdeckel und der Abrollkolben für den Formschluss jeweils eine Vielzahl an axial verlaufenden Zapfen und Rillen auf, welche abwechselnd in Umfangrichtung angeordnet sind. Zudem werden vorzugsweise die Enden des Schutzbalgs für den Kraftschluss mit einem Spannmittel befestigt. Die Enden werden jeweils an entsprechenden Anschlussbereichen am Luftfederdeckel und am Abrollkolben angelegt und verspannt. Abwechselnd axial verlaufende Zapfen und Rillen stellen eine bestimmte Formgebung der Wandung des Luftfederdeckels oder Abrollkolbens dar, auf welche die Formgebung der Enden des Schutzbalgs abgestimmt wird. Die Enden des Schutzbalgs werden axial auf die Anschlussbereiche von Luftfederdeckel und Abrollkolben aufgeschoben, sodass die Enden formschlüssig an diesen anliegen. Der Formschluss sorgt dafür, dass sich die Enden auf den Anschlussbereichen nicht verdrehen bzw. verrutschen. Zusätzlich wird ein Kraftschluss durch ein Spannmittel bewirkt. Dieses sorgt zugleich dafür, dass sich die Enden nicht verdrehen und auch in axialer Position verharren.The first end of the protective bellows is preferably fastened to the air spring cover in a form-fitting and / or force-fitting manner and the second end of the protective bellows is fastened to the rolling piston in a form-fitting and / or force-fitting manner. Preferably, the air spring cover and the rolling piston each have a plurality of axially extending pins and grooves for the form fit, which are arranged alternately in the circumferential direction. In addition, the ends of the protective bellows are preferably fastened with a clamping device for the frictional connection. The ends are placed and braced at the corresponding connection areas on the air spring cover and on the rolling piston. Alternating axially extending pins and grooves represent a specific shape of the wall of the air spring cover or rolling piston, to which the shape of the ends of the protective bellows is matched. The ends of the protective bellows are pushed axially onto the connection areas of the air spring cover and the rolling piston so that the ends rest against them in a form-fitting manner. The form fit ensures that the ends do not twist or slip on the connection areas. In addition, a frictional connection is effected by a clamping device. This also ensures that the ends do not twist and also remain in an axial position.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Drehleger ein Gleit- oder Wälzlager. Die Drehbeweglichkeit des Luftfederdeckels gegenüber dem Dämpferlager wird durch ein Gleit- oder Wälzlager erzeugt. Eine wesentliche Anforderung an das Gleit- oder Wälzlager ist, dass dieses eine geringe Reibung aufweist.According to a further preferred embodiment, the turntable is a sliding or roller bearing. The rotational mobility of the air spring cover in relation to the damper bearing is generated by a sliding or roller bearing. An essential requirement of the plain or roller bearing is that it has low friction.
Verwendung findet das Luftfederbein in einem Luftfedersystem eines Kraftfahrzeugs.The air suspension strut is used in an air suspension system of a motor vehicle.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.Further preferred embodiments of the invention emerge from the following description of an embodiment with reference to the figures.
Es zeigen
-
1 ein beispielsgemäßes Luftfederbein in der Schnittansicht, -
2 einen Schutzbalg mit Versteifungsmitteln im Detail, -
3 das beispielsgemäße Luftfederbein in perspektivischer Ansicht, -
4 eine obere Befestigung des Schutzbalgs, und -
5 eine untere Befestigung des Schutzbalgs.
-
1 an exemplary air suspension strut in the sectional view, -
2 a protective bellows with stiffening means in detail, -
3 the exemplary air suspension strut in a perspective view, -
4th an upper attachment of the protective bellows, and -
5 a lower attachment of the protective bellows.
Die
Luftfeder
Abrollkolben
Damit Luftfederbein
Zum Schutz vor Verschmutzung des Rollbalgs
Bei Einlenkbewegungen eines Vorderrads erfährt Luftfederbein
Allerdings reicht Drehlager
Die Steifigkeit des Schutzbalgs
Dieser Mechanismus führt zu einer Entlastung des Rollbalgs
Die
In einer Flanke
Für die Übertragung eines Drehmoments wird eine feste Fixierung des Schutzbalgs
Die gleiche Art und Weise eines Form- und Kraftschlusses erfolgt auch am Abrollkolben
Um das Ende
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 11
- LuftfederbeinAir strut
- 22
- LuftfederAir spring
- 33
- StoßdämpferShock absorbers
- 44th
- LuftfederdeckelAir spring cover
- 55
- AbrollkolbenRolling piston
- 66th
- RollbalgRolling bellows
- 77th
- SchutzbalgProtective bellows
- 88th
- RollfalteRoll fold
- 99
- DruckraumPrinting room
- 1010
- KlemmringClamping ring
- 1111
- SpannringTension ring
- 1212th
- DämpferrohrDamper tube
- 1313th
- KolbenstangePiston rod
- 1414th
- DämpferlagerShock mount
- 1515th
- erstes Lagerteilfirst bearing part
- 1616
- zweites Lagerteilsecond bearing part
- 1717th
- ElastomerteilElastomer part
- 1818th
- Muttermother
- 1919th
- Dichtmittelsealant
- 2020th
- DrehlagerPivot bearing
- 2121
- erstes Schutzbalgendefirst protective bellows legend
- 2222nd
- zweites Schutzbalgendesecond protective bellows legend
- 2323
- VersteifungsmittelStiffening agents
- 2424
- ZapfenCones
- 2525th
- Rillegroove
- 2626th
- ZapfenCones
- 2727
- Rillegroove
- 2828
- FaltentalFaltental
- 2929
- FaltenspitzeWrinkle tip
- 3030th
- FlankeFlank
- LL.
- LängsachseLongitudinal axis
- MM.
- DrehmomentTorque
- VV
- VerdrehungTwist
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 102009003476 A1 [0006]DE 102009003476 A1 [0006]
- DE 102004048828 A1 [0007]DE 102004048828 A1 [0007]
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R081 | Change of applicant/patentee |
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