DE102021211459B3 - Rolling bellows for an air spring with a thread strand made up of several threads and an air spring - Google Patents
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Abstract
Rollbalg (4) für eine Luftfeder (1) umfassend eine Festigkeitsträgerlage, welche eine Vielzahl an Fadensträngen (9) umfasst, wobei ein Fadenstrang (9) aus mehreren Fäden (10, 11, 12) zusammengesetzt ist, wobei der Fadenstrang (9) einen zentrischen Faden (10) umfasst, welcher von einer Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden (11) umgegeben ist, wobei die Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden (11) wiederum von einer Vielzahl an zweiten konzentrischen Fäden (12) umgeben ist, wobei eine Fadendicke des zentrischen Faden (10) größer ist als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der ersten konzentrischen Fäden (11) und dass eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der ersten konzentrischen Fäden (11) kleiner ist als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der zweiten konzentrischen Fäden (12).Rolling bellows (4) for an air spring (1) comprising a reinforcement layer which comprises a multiplicity of thread strands (9), one thread strand (9) being composed of a plurality of threads (10, 11, 12), the thread strand (9) having one central thread (10), which is surrounded by a plurality of first concentric threads (11), the plurality of first concentric threads (11) in turn being surrounded by a plurality of second concentric threads (12), a thread thickness of the central thread (10) is greater than a thread thickness of each individual thread of the first concentric threads (11) and that a thread thickness of each individual thread of the first concentric threads (11) is smaller than a thread thickness of each individual thread of the second concentric threads (12).
Description
Die Erfindung betrifft einen Rollbalg für eine Luftfeder eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und eine Luftfeder mit solch einem Rollbalg.The invention relates to a rolling bellows for an air spring of a motor vehicle according to the preamble of
Luftfedern oder Luftfederbeine, die zwischen einem Fahrwerk und einer Karosserie eines Kraftfahrzeuges eingespannt werden und einen Rollbalg aufweisen, welcher wiederum zwischen einem Deckel und einem Abrollkolben befestigt ist, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Die Luftfeder steht im Betrieb unter einem inneren Überdruck und der Rollbalg rollt unter Last und bei Federbewegungen unter Bildung einer Rollfalte auf der Außenfläche des Abrollkolbens ab. Zudem ist der Rollbalg aufgrund der kinematischen Achsbewegungen zwischen Deckel und Abrollkolben auch einer Torsionsbewegung ausgesetzt. Zwar können außengeführte Luftfedern eine axiale Federbewegungen gut ertragen, aber die darüberhinausgehende Torsionsbewegung (Verdrehung) ist schädlich für die Lebensdauer des Rollbalgs, insbesondere für die stark beanspruchten Rollfalte. Der mit Festigkeitsträgern verstärkte Rollbalg droht meist in der Rollfalte beschädigt zu werden. Dem wird versucht durch verschiedenste Ausgestaltungen der Festigkeitsträger entgegenzuwirken.Air springs or air spring struts, which are clamped between a chassis and a body of a motor vehicle and have a rolling bellows, which in turn is fastened between a cover and a rolling piston, are known in a large number of designs. During operation, the air spring is under an internal overpressure and the rolling bellows rolls under load and during spring movements, forming a rolling fold on the outer surface of the rolling piston. In addition, the rolling bellows is also subject to a torsional movement due to the kinematic axis movements between the cover and the rolling piston. Although externally guided air springs can withstand axial spring movements well, the torsional movement (twisting) that goes beyond this is detrimental to the service life of the rolling bellows, especially for the heavily stressed rolling folds. The roll bellows reinforced with reinforcements usually threatens to be damaged in the roll fold. Attempts are made to counteract this with a wide variety of configurations of the reinforcement members.
So ist aus der
Des Weiteren ist aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung einen robusten Rollbalg für eine Luftfeder bereitstellen, welcher Torsionseinwirkungen gut standhält.It is the object of the invention to provide a robust rolling bellows for an air spring which withstands torsional effects well.
Erfindungsgemäß wird ein Rollbalg für eine Luftfeder bereitgestellt, umfassend eine Festigkeitsträgerlage, welche eine Vielzahl an Fadensträngen umfasst, wobei ein Fadenstrang aus mehreren Fäden zusammengesetzt ist, wobei der Fadenstrang einen zentrischen Faden umfasst, welcher von einer Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden umgegeben ist, wobei die Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden wiederum von einer Vielzahl an zweiten konzentrischen Fäden umgeben ist, wobei eine Fadendicke des zentrischen Fadens größer ist als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der ersten konzentrischen Fäden und dass eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der ersten konzentrischen Fäden kleiner ist als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der zweiten konzentrischen Fäden. Bevorzugt ist die Fadendicke des zentrischen Fadens größer als die Fadendicke jedes einzelnen Fadens der zweiten konzentrischen Fäden.According to the invention, a rolling bellows for an air spring is provided, comprising a reinforcement layer, which comprises a large number of thread strands, one thread strand being composed of a plurality of threads, the thread strand comprising a central thread which is surrounded by a large number of first concentric threads, the Multiplicity of first concentric threads is in turn surrounded by a multiplicity of second concentric threads, with a thread thickness of the central thread being greater than a thread thickness of each individual thread of the first concentric threads and that a thread thickness of each individual thread of the first concentric threads being smaller than a thread thickness each individual thread of the second concentric threads. The thread thickness of the central thread is preferably greater than the thread thickness of each individual thread of the second concentric threads.
Der Rollbalg für die Luftfeder umfasst zumindest die eine Festigkeitsträgerlage. Diese kann zwischen zwei Elastomerlagen eingebettet sein. Die Festigkeitsträgerlage umfasst dabei eine Vielzahl an Fadensträngen, welche in die gleiche Richtung ausgerichtet sind. Die Fadenstränge können dabei parallel zur Längsachse der Luftfeder ausgerichtet sein. Hierbei wird dann von einem Axialbalg gesprochen. Die Fadenstränge können aber auch in einem Winkel zur Längsachse der Luftfeder verlaufen. Ist bspw. noch eine zweite Festigkeitsträgerlage vorgesehen, deren Fadenstränge in einem anderen Winkel zur Längsachse der Luftfeder verlaufen, dann kreuzen sich die Fadenstränge der beiden Festigkeitsträgerlage. Sodann wird von einem Kreuzlagenbalg gesprochen.The rolling bellows for the air spring comprises at least one reinforcement layer. This can be embedded between two elastomer layers. In this case, the reinforcement layer comprises a multiplicity of thread strands, which are aligned in the same direction. The thread strands can be aligned parallel to the longitudinal axis of the air spring. This is then referred to as an axial bellows. However, the thread strands can also run at an angle to the longitudinal axis of the air spring. If, for example, a second reinforcement layer is also provided, the thread strands of which run at a different angle to the longitudinal axis of the air spring, then the thread strands of the two reinforcement layers intersect. Then one speaks of a cross-layer bellows.
Die einzelnen Fadenstränge der Festigkeitsträgerlage sind aus einer Vielzahl an Fäden zusammengesetzt. Solch ein Faden kann bspw. aus Polyamid hergestellt sein. Die Fäden sind dann in der beschriebenen Anordnung zu einem Fadenstrang zusammengefasst.The individual thread strands of the reinforcement layer are composed of a large number of threads. Such a thread can be made of polyamide, for example. The threads are then combined in the arrangement described to form a strand of threads.
Der Vorteil eines Fadenstrangs mit einer zentrischer Fadenanordnung und einer ersten und zweiten Fadenanordnung mit einer Vielzahl von konzentrischen Fäden, wobei die Fadenanordnungen unterschiedliche Fadendicken aufweisen, liegt in einer längeren Beständigkeit gegen eine Torsionsbeanspruchung. Erfährt der Rollbalg eine Torsionsbeanspruchung bzw. Verdrehung, werden die einzelnen Fadenstränge der Festigkeitsträgerlage gedehnt. Dies kann zu einem Reißen und somit Versagen des Rollbalgs führen. Der Fadenstrang der beschriebenen Anordnung hat allerdings den Vorteil, dass die äußere zweite Fadenanordnung einen Großteil der Torsionsbeanspruchung aufnimmt. Denn die Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden und die Vielzahl an zweiten konzentrischen Fäden sind derart beweglich zueinander angeordnet, dass ein Eindrücken eines einzelnen Fadens der zweiten konzentrischen Fäden in die Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden eine Verschiebung der einzelnen Fäden der Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden in eine Umfangsrichtung bewirkt. Die unter Torsionsbeanspruchung stehenden äußeren Fäden haben somit Platz nach innen zu wandern, wodurch sie nicht so schnell reißen.The advantage of a thread strand with a central thread arrangement and a first and second thread arrangement with a multiplicity of concentric threads, the thread arrangements having different thread thicknesses, lies in a longer resistance to torsional stress. If the rolling bellows experiences torsional stress or twisting, the individual thread strands of the reinforcement layer are stretched. This can lead to tearing and thus failure of the rolling boot. However, the thread strand of the arrangement described has the advantage that the outer second thread arrangement absorbs a large part of the torsional stress. Because the multiplicity of first concentric threads and the multiplicity of second concentric threads are arranged to be movable relative to one another in such a way that pressing an individual thread of the second concentric threads into the plurality of first concentric threads causes a displacement of the individual threads of the plurality of first concentric threads in a circumferential direction. The outer threads, which are under torsional stress, thus have space to migrate inwards, which means that they do not tear as quickly.
Mit konzentrisch wird die symmetrische Anordnung der ersten und zweiten konzentrischen Fäden um eine gemeinsame Mitte, den zentrischen Faden, bezeichnet. Dabei weisen die Fadenanordnungen der ersten und zweiten konzentrischen Fäden unterschiedliche Radien auf. Mit der Fadendicke ist der Durchmesser eines einzelnen Fadens gemeint.Concentric refers to the symmetrical arrangement of the first and second concentric threads about a common center, the central thread. The thread arrangements of the first and second concentric threads have different radii. The thread thickness means the diameter of a single thread.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform sind die Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden gegenüber der Vielzahl an zweiten konzentrischen Fäden durch eine erste Ummantelung abgegrenzt. Die erste Ummantelung sorgt dafür, dass die ersten konzentrischen Fäden um den konzentrischen Faden herum angeordnet bleiben. Dabei sind die ersten konzentrischen Fäden mit einem derartigen Abstand zueinander in Umfangsrichtung um den zentrischen Faden angeordnet, dass genügend Platz für ein Eindringen der Fäden der zweiten konzentrischen Fäden besteht.According to a preferred embodiment, the plurality of first concentric threads are delimited from the plurality of second concentric threads by a first sheath. The first covering ensures that the first concentric threads remain arranged around the concentric thread. The first concentric threads are arranged around the central thread at such a distance from one another in the circumferential direction that there is sufficient space for the threads of the second concentric threads to penetrate.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Vielzahl an zweiten konzentrischen Fäden von einer zweiten Ummantelung umgeben. Die zweite Ummantelung ist dafür vorgesehen, dass die zweiten konzentrischen Fäden um die ersten konzentrischen Fäden herum angeordnet bleiben und damit eine Haftverbindung des Fadenstrangs zu den Elastomerlagen erzeugt wird.According to a further preferred embodiment, the plurality of second concentric threads are surrounded by a second sheath. The second sheathing is intended to ensure that the second concentric threads remain arranged around the first concentric threads, thus creating an adhesive bond between the thread strand and the elastomeric layers.
Verwendung findet der Rollbalg in einer Luftfeder für ein Kraftfahrzeug, wobei der Rollbalg zwischen zwei Anschlussteilen (Deckel und Abrollkolben) der Luftfeder druckdicht eingespannt ist.The rolling bellows is used in an air spring for a motor vehicle, the rolling bellows being clamped in a pressure-tight manner between two connecting parts (cover and rolling piston) of the air spring.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren.Further preferred embodiments of the invention result from the following description of an exemplary embodiment with reference to the figures.
Es zeigen:
-
1 eine Luftfeder mit einem Rollbalg gemäß dem Stand der Technik, -
2 einen beispielsgemäßen Strang aus dem Rollbalg im Querschnitt, und -
3 den beispielsgemäßen Strang unter Torsionseinwirkung.
-
1 an air spring with a rolling bellows according to the prior art, -
2 an exemplary strand of the rolling bellows in cross section, and -
3 the exemplary strand under torsion.
Die
Schlauchförmiger Rollbalg 4 wird über jeweilige Klemmringe 6 an den Anbauteilen 2, 3 befestigt.Tubular rolling bellows 4 is attached to the add-on
Weiterhin ist Rollbalg 4 von einer hülsenförmigen Außenführung 7 umschlossen, welche als ein Stützkorsett bei dünnwandigen Rollbälgen eingesetzt wird, um dem hohen Innendruck im Druckraum 5 entgegenzuwirken. Außenführung 7 erstreckt sich parallel zur Längsachse L von Luftfeder 1. Im dynamischen Fahrbetrieb rollt fadenverstärkter Rollbalg 4 unter Ausbildung einer Rollfalte 8 an der Außenwandung des Abrollkolbens 2 auf und ab.Furthermore, the rolling bellows 4 is surrounded by a sleeve-shaped
Die
Fadenstrang 9 ist aus mehreren Fadenanordnungen zusammengesetzt. Eine erste Fadenanordnung umfasst einen zentrischen Faden 10. Diese erste Fadenanordnung ist von einer zweiten Fadenanordnung umgeben. Zweite Fadenanordnung ist eine Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden 11. Somit ist zentrischer Faden 10 von der Vielzahl an ersten konzentrischen Fäden 11 umgeben. Diese zweite Fadenanordnung ist wiederum von einer dritten Fadenanordnung umgeben. Dritte Fadenanordnung ist eine Vielzahl an zweiten konzentrischen Fäden 12, welche die ersten konzentrischen Fäden 11 umgeben.
Beispielsgemäß hat zentrischer Faden 10 eine Fadendicke, welche größer ist als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der ersten konzentrischen Fäden 11. Zudem haben die einzelnen Fäden der ersten konzentrischen Fäden 11 eine Fadendicke, welche kleiner ist als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der zweiten konzentrischen Fäden 12. Des Weiteren ist die Fadendicke des zentrischen Fadens größer als eine Fadendicke jedes einzelnen Fadens der zweiten konzentrischen Fäden 12.For example,
Weiterhin sind beispielsgemäß die ersten konzentrischen Fäden 11 durch eine erste Ummantelung 13 von den konzentrischen Fäden 12 abgegrenzt. Beispielsgemäß sind die zweiten konzentrischen Fäden 12 von einer zweiten Ummantelung 14 umgeben.Furthermore, according to the example, the first
Verzugsweise sind die Fäden aller drei Fadenanordnungen aus Polyamid hergestellt. Die Fäden der einzelnen Fadenanordnungen können aber auch aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Also solche kommen noch Polyester oder Aramid in Betracht. Die erste und zweite Ummantelungen 13 und 14 werden aus einem Elastomer hergestellt. Zudem kann die zweite Ummantelung 14 mit einem Haftvermittler versehen sein.By default, the threads of all three thread assemblies are made of polyamide. However, the threads of the individual thread arrangements can also be made of different materials. Polyester or aramid can also be considered. The first and
In der
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Luftfederair spring
- 22
- erstes Anbauteil/Abrollkolbenfirst attachment/rolling piston
- 33
- zweites Anbauteil/Luftfederdeckelsecond attachment/air spring cover
- 44
- Rollbalgrolling bellows
- 55
- Druckraumpressure room
- 66
- Klemmringclamping ring
- 77
- Außenführungoutdoor tour
- 88th
- Rollfalteroll pleat
- 99
- Fadenstrangstrand of thread
- 1010
- zentrischer Fadencentric thread
- 1111
- erste konzentrische Fädenfirst concentric threads
- 1212
- zweite konzentrische Fädensecond concentric threads
- 1313
- erste Ummantelungfirst sheath
- 1414
- zweite Ummantelung second sheath
- TT
- Torsionskrafttorsional force
- Ff
- Kraftpower
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