DE19607804C1 - Air suspension unit for motor vehicle - Google Patents
Air suspension unit for motor vehicleInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder zur federnden Abstützung von zwei relativ zueinander beweglich angeordneten Fahrzeugbauteilen, die einen Ein- oder Mehrfaltenbalg und einen Rollbalg aufweist, die in Reihe angeordnet sind und ein abgeschlossenes, druckbeaufschlagbares Luftfedervolumen bilden, gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an air spring for resilient Support of two movable relative to each other arranged vehicle components, the one or Multi-bellows and a rolling bellows that in series are arranged and a completed, Form pressurizable air spring volume according to Preamble of claim 1.
Aus der DE-AS 11 82 534 ist eine Luftfeder bekannt, die eine Ringbalgfeder (Einfaltenbalg) und eine Rollbalgfeder (Rollbalg) hintereinandergeschaltet aufweist. Dabei ist ,die Rollbalgfeder zwischen einer von der Ringbalgfeder getragenen äußeren Führung und einem an den die Fahrzeugachse tragenden Teilen angeordneten zylindrischen Abstütz- oder Führungsteil geführt. Bewegen sich die Fahrzeugteile gegeneinander, rollt die Rollbalgfeder entlang der äußeren Oberfläche des Abstütz- oder Führungsteils und entlang der inneren Oberfläche der äußeren Führung. Durch eine solche Federbewegung der Rollbalgfeder wird die gewünschte Dämpfungscharakteristik für geringe axiale Bewegungen des abzufedernden Fahrzeugteiles erhalten. Das Abrollen der Rollbalgfeder endet, wenn eine im. Rollbalginneren angeordnete, sich axial erstreckende Rippe mit dem durch die äußere Führung nach innen gezogenen Teil der Luftfeder zusammenwirkt. An air spring is known from DE-AS 11 82 534, which a bellows spring (single bellows) and a bellows spring (Roll bellows) connected in series. Here is that Bellows spring between one of the bellows springs worn outer leadership and one to which the Parts arranged cylindrical vehicle-bearing parts Supported or guided part. Are they moving? Vehicle parts against each other, the bellows spring rolls along the outer surface of the support or Guide part and along the inner surface of the external leadership. By such a spring movement of the Bellows spring becomes the desired damping characteristic for small axial movements of the to be cushioned Get vehicle part. The rolling of the bellows spring ends when one in. Interior of the bellows arranged axially extending rib with that through the outer guide part of the air spring which is drawn inwards interacts.
Eine darüber hinausgehende Einfederung wird von der Ringbalgfeder aufgenommen, die einer weiteren Bewegung einen beträchtlich größeren Widerstand entgegensetzt. Die Rollbalgfeder nimmt also lediglich geringe Bewegungen der Fahrzeugteile auf, während die Ringbalgfeder bei größeren Ausschlägen der Fahrzeugteile wirksam wird. Diese Aufteilung der Druckmittelfeder in eine Ringbalgfeder und eine Rollbalgfeder hat den Vorteil einer weichen Fahrt bei normalen Fahrbedingungen, weil bei geringen Höhenänderungen nur geringe Bewegungen in der Feder auftreten, die in erster Linie von der Rollbalgfeder aufgenommen werden. Erst mit zunehmenden Achsausschlägen wird dann auch die Ringbalgfeder an der Abfederung beteiligt, bis schließlich die Rollbalgfeder vollkommen ausgeschaltet ist.A further deflection is from the Bellows spring added, the further movement opposes a considerably greater resistance. The Bellows spring therefore only takes small movements of the Vehicle parts on, while the bellows spring on larger ones Rashes of the vehicle parts becomes effective. This Division of the pressure medium spring into a bellows spring and a bellows spring has the advantage of a smooth ride normal driving conditions because of slight changes in altitude only slight movements occur in the spring, which in primarily by the bellows spring. First with increasing axis deflections, the Bellows spring involved in the cushioning until finally the bellows spring is completely switched off.
Eine derartige Luftfederung könnte auch der Zielvorstellung hinsichtlich des Einsatzes im PKW entsprechen. Im PKW ist neben der Erzielung einer besseren Grundfederung bei großen Bodenunebenheiten auch von Bedeutung, den Abrollkomfort deutlich zu verbessern. Speziell auf sehr guten Straßen, auf denen für den Fahrer sehr kleine Bodenunebenheiten zu sehen sind, sollte der PKW ohne die geringste Unruhe hinwegschweben. Aber auch von einer sehr guten ebenen Straße werden Anregungen in das Fahrzeug geleitet. Diese Anregungen befinden sich in einem sehr kleinen Amplitudenbereich. In diesem Amplitudenbereich wirkt die Rollbalgfeder allein.Such air suspension could also be the goal with regard to use in cars. In the car in addition to achieving a better basic suspension for large ones Uneven floors are also important, the rolling comfort to improve significantly. Especially on very good roads, on which there are very small bumps for the driver should see the car without the slightest unrest float away. But also from a very good level Road suggestions are directed into the vehicle. This Suggestions are in a very small one Amplitude range. The acts in this amplitude range Bellows spring alone.
Aus elastomerem Material hergestellte Federelemente und Luftfedern haben jedoch einen materialspezifischen Nachteil und zwar in der Form, daß die Rollbalgfeder bei sehr kleinen Amplituden komfortmäßig härter ist als bei großen Amplituden. Man spricht von Federwertverhärtung bei kleinen Amplituden infolge der Losbrechkräfte, die bei Ingangsetzen der Bewegung der Elastomermoleküle beim Federn auftreten.Spring elements made of elastomeric material and However, air springs have a material-specific disadvantage in the form that the bellows spring at very small amplitudes are comfortably harder than large ones Amplitudes. One speaks of spring hardening in small Amplitudes as a result of the breakaway forces that occur when starting the movement of the elastomer molecules occur when springing.
Die aus der DE-AS 11 82 534 bekannte Luftfeder hat für den Einsatz in einem PKW den Nachteil, daß eine für die beschränkten Raumverhältnisse zu große Bauhöhe erforderlich wird. Weiter ist von Nachteil, daß bei einem größeren Durchfedern das Rollbalgvolumen durch die Anschlagrippe vom federwirksamen Luftfedervolumen abgetrennt wird. Es entsteht eine zu harte Feder mit einem steilen Anstieg der Federkennlinie.The air spring known from DE-AS 11 82 534 has for the Use in a car the disadvantage that one for the limited space required too high overall height becomes. Another disadvantage is that with a larger Bounce the bellows volume through the stop rib from spring-effective air spring volume is separated. It a spring is too hard with a steep increase in the Spring characteristic.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs beschriebenen Art derart auszugestalten, daß sie einen geringeren Bauraum benötigt, einen gleichmäßigen weichen Anstieg der Federkennlinie gewährt und die Federwertverhärtung bei kleinen Amplituden auf einen für den Fahrkomfort erträglichen Wert reduziert.The invention has for its object an air spring the type described in such a way that it requires less space, an even one granted soft rise in the spring characteristic and the Spring hardening with small amplitudes to one for the ride comfort reduced tolerable value.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved by the in the license plate of claim 1 features solved. Advantageous refinements and developments result itself from the subclaims.
Im Fahrbetrieb sorgt die Rollbalgfeder für eine weiche Federcharakteristik. Bei weiterer Einfederung wird die Rollbalgfeder über den Anschlag blockiert, so daß nur der Ein- oder Mehrfaltenbalg federt, wobei eine große Progressivität der Federkennlinie durch starkes Vergrößern der wirksamen Fläche des Faltenbalges erzielt wird. Dabei bleibt das Luftvolumen im Rollbalg weiter mit dem Faltenbalgvolumen verbunden. Außerdem können von der Luftfeder große Federwege bewältigt werden, da die Rollbalgfeder tief in den Faltenbalg aufgrund der unterschiedlichen wirksamen Durchmesser eintauchen kann. Der größere Einspanndurchmesser des Faltenbalges, der größer ist als der wirksame Durchmesser des Rollbalges, ergibt eine den Faltenbalg unterstützende, stabilisierende Kraftwirkung gegen seitliches Ausknicken.The bellows spring provides a soft feel while driving Spring characteristics. With further deflection the Bellows spring blocked over the stop, so that only the Single or multi-bellows springs, being a large one Progressiveness of the spring characteristic by greatly increasing the effective area of the bellows is achieved. Here the air volume in the bellows remains with the Bellows volume connected. In addition, from the Air spring large travel can be mastered as the Bellows spring deep in the bellows due to the different effective diameter can dip. The larger clamping diameter of the bellows, the is larger than the effective diameter of the rolling bellows, results in a stabilizing, supporting the bellows Effect against lateral buckling.
Für die Betriebssicherheit (Bersten) der Luftfeder ist im Faltenbalg der Außendurchmesser dA und im Rollbalg die Faltenbreite dR maßgebend. Da dR des Rollbalges wesentlich kleiner ist als dA des Faltenbalges, kann der Rollbalg mit weniger Blastomermaterial und weniger Festigkeitsträger ausgestattet werden als der Faltenbalg. Durch diese Maßnahme wird bei kleinen für den Fahrkomfort bei glatter Fahrbahn vorkommenden Amplituden im Rollbalg nur eine Mindest- bzw. Minimalmenge an Elastomermaterial verformt. Durch diese Materialreduzierung entstehen im Rollbalg geringere Verformungskräfte und die störende Federwertverhärtung bei kleinen Amplituden wird reduziert.For the operational safety (bursting) of the air spring, the outer diameter d A is decisive in the bellows and the fold width d R in the bellows. Since d R of the bellows is significantly smaller than d A of the bellows, the bellows can be equipped with less blastomer material and less reinforcement than the bellows. With this measure, only a minimum or minimum amount of elastomer material is deformed in the case of small amplitudes in the bellows for driving comfort on a smooth road surface. This material reduction results in lower deformation forces in the bellows and the annoying spring value hardening at small amplitudes is reduced.
Da im Rollbalgteil die durch den Innendruck erzeugten Umfangskräfte vom Führungsteil aufgenommen werden, kann hier der Festigkeitsträger nicht nur dünner sondern auch im wesentlichen in Axialrichtung angeordnet sein. Dies führt zu einer weiteren Reduzierung der störenden Federwertverhärtung bei kleinen Amplituden.Because in the bellows part generated by the internal pressure Circumferential forces can be absorbed by the guide part here the reinforcement not only thinner but also in be arranged substantially in the axial direction. this leads to to further reduce the disruptive Spring hardening with small amplitudes.
Im Faltenbalg wirkt dagegen die Umfangskraft durch den Innendruck in voller Größe auf die Balgwand. Der Festigkeitsträger muß deshalb hochfester, bzw. dicker oder mit mehr Gewebefäden bzw. mehr Gewebelagen ausgebildet und im wesentlichen in Umfangsrichtung angeordnet sein. Konstruktiv kann deshalb die Luftfeder in der Weise ausgebildet sein, daß im Faltenbalg dicke oder mehrere Fadenlagen angeordnet sind und im Rollbalg wenige (1 bzw. 2) dünne Fadenlagen vorhanden sind.In the bellows, on the other hand, the circumferential force acts through the Full size internal pressure on the bellows wall. Of the Strength members must therefore be stronger or thicker with more fabric threads or more fabric layers and be arranged substantially in the circumferential direction. The air spring can therefore be designed in this way be formed that thick or more in the bellows Thread layers are arranged and few (1 or 2) thin layers of thread are present.
Der Faltenbalg und der Rollbalg können sowohl aus einem Stück als auch aus zwei separaten zusammengesetzten Teilen bestehen. Die unterschiedlichen Bälge (Faltenbalg und Rollbalg) können im Bereich des Führungsteiles zusammenvulkanisiert als auch mechanisch miteinander verbunden sein.The bellows and the bellows can both be made of one piece as well as two separate assembled Parts exist. The different bellows (bellows and roller bellows) in the area of the guide part vulcanized together as well as mechanically together be connected.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die Luftfeder beispielsweise aus zwei Gewebelagen hergestellt ist, wobei im Faltenbalg dicke, im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufende Fäden angeordnet sind, im Übergangsbereich die Fäden kontinuierlich dünner werden und in Axialrichtung schwenken, so daß dann im Rollbalgbereich dieselben Fäden, aber dünner und im wesentlichen in Axialrichtung ausgebildet sind.Another advantageous embodiment of the invention is that the air spring, for example, from two Fabric layers is made, with thick in the bellows, in essentially circumferential threads are arranged, the threads in the transition area continuously thinning and in the axial direction swivel so that the same threads in the area of the bellows but thinner and essentially in the axial direction are trained.
Vorzugsweise ist das Führungsteil am Rollbalg festvulkanisiert.The guide part is preferably on the bellows vulcanized.
Alternativ besteht das Führungsteil nicht aus Metall oder Kunststoff, sondern es ist als Gürtel mit im wesentlichen in Umfangsrichtung verlaufenden Fäden hergestellt und mit dem Rollbalg zusammenvulkanisiert.Alternatively, the guide part is not made of metal or Plastic but it's essentially a belt with threads made in the circumferential direction and with vulcanized together the roll bellows.
Anhand der Zeichnungen wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:Based on the drawings, a Embodiment of the invention explained in more detail. It shows:
Fig. 1 eine in Fahrstellung dargestellte Luftfeder mit einem Einfaltenbalg und einem in Reihe angeordneten Rollbalg, wobei das Elastomerteil mit Gewebeverstärkung aus einem Stück gefertigt ist; FIG. 1 shows an air spring shown in the driving position with a Single Convolution and a bellows arranged in series, wherein the elastomeric member is manufactured with fabric reinforcement in one piece;
Fig. 2 die Luftfeder gemäß Fig. 1 im eingefederten Zustand; FIG. 2 shows the air spring according to FIG. 1 in the compressed state;
Fig. 3 die Luftfeder nach Fig. 1 im ausgefederten Zustand. Fig. 3, the air spring of Fig. 1 in the sprung state.
Die gezeigte Luftfeder ist in einem PKW-Federbein eingebaut und weist einen elastomeren, wulstlosen Einfaltenbalg 11 auf, der mit seinem oberen Balgende 12 an einem ringförmigen Absatz 13 eines an einem oberen Fahrzeugteil angebrachten Befestigungsteil 15 durch einen aufgepreßten Spannring 16 festgeklemmt ist. Das andere Ende des Einfaltenbalges 11 ist mit der abgerundeten Endkante 18 eines äußeren Führungsteiles 19 in Form einer Stützglocke durch Vulkanisation oder Klemmring 27 verbunden und steht mit einem Rollbalg 21 in Verbindung. Die unterschiedlichen Bälge (Faltenbalg und Rollbalg) können im Übergangsbereich 28 des Führungsteils 19 zusammenvulkanisiert oder auch mechanisch miteinander verbunden sein. Der elastomere, wulstlose Rollbalg 21 ist mit seinem entgegengesetzten Balgende 22 an einem zylindrischen Abstützteil 23 einer Stoßdämpferanordnung festgeklemmt.The air spring shown is installed in a car strut and has an elastomeric, beadless Einfaltenbalg 11 , which is clamped with its upper bellows 12 to an annular shoulder 13 of a mounting part 15 attached to an upper vehicle part by a pressed-on clamping ring 16 . The other end of the bellows 11 is connected to the rounded end edge 18 of an outer guide part 19 in the form of a support bell by vulcanization or clamping ring 27 and is connected to a bellows 21 . The different bellows (bellows and rolling bellows) can be vulcanized together in the transition region 28 of the guide part 19 or can also be mechanically connected to one another. The elastomeric, beadless rolling bellows 21 is clamped with its opposite bellows end 22 to a cylindrical support part 23 of a shock absorber arrangement.
Die Luftfeder ist im Betriebszustand gezeigt, in dem sich eine Rollfalte 24 ausbildet, die beim Ein- und Ausfedern über die Außenwand des zylindrischen Abstützteiles 23 abrollt. Das äußere Führungsteil 19 stützt den äußeren Durchmesser des Rollbalges 21 ab. Das untere Ende 25 des Führungsteiles 19 ist nach außen gebogen und wirkt mit einem nach außen gerichteten Flansch 2 des zylindrischen Abstützteiles 23 zusammen. The air spring is shown in the operating state in which a rolling fold 24 is formed which rolls over the outer wall of the cylindrical support part 23 when it is compressed and rebounded. The outer guide member 19 supports the outer diameter of the bellows 21 . The lower end 25 of the guide part 19 is bent outwards and interacts with an outwardly directed flange 2 of the cylindrical support part 23 .
In der in Fig. 1 gezeigten sogenannten Null-Lage der Luftfeder, der Fahrstellung, ist der wirksame Durchmesser dwf des Faltenbalges 11 gleich dem wirksamen Durchmeser dwr des Rollbalges 21. Der Durchmesser dE der Einspannstelle 13, 16 für das obere Ende 12 des Einfaltenbalges 11 ist ersichtlich größer als der wirksame Durchmesser dwf des Einfaltenbalges 11. Treten im Fahrbetrieb nur kleine Ein- und Ausfederbewegungen auf, übernimmt im wesentlichen nur der Rollbalg 21 die Federung und sorgt für eine weiche Federcharakteristik. Bei weiterer Einfederung wird der Rollbalg 21 durch den Anschlag 25 des äußeren Führungsteils 19 auf dem Flansch 26 blockiert, so daß dann nur noch der Einfaltenbalg 11 federn kann.In the so-called zero position of the air spring, the driving position, shown in FIG. 1, the effective diameter d wf of the bellows 11 is equal to the effective diameter d wr of the rolling bellows 21 . The diameter d E of the clamping point 13 , 16 for the upper end 12 of the single bellows 11 is evidently larger than the effective diameter d wf of the single bellows 11 . If only small spring-in and spring-out movements occur during driving, essentially only the bellows 21 takes over the suspension and ensures a soft spring characteristic. Upon further deflection, the bellows 21 is blocked by the stop 25 of the outer guide part 19 on the flange 26 , so that only the bellows 11 can then spring.
Wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist, ist dabei durch die Verformung des Faltenbalges 11 die wirksame Fläche des Faltenbalges 11 aufgrund des sich vergrößernden wirksamen Durchmessers dwf stark vergrößert, was eine große Progressivität der Federkennlinie zur Folge hat. Im eingefederten Zustand der Luftfeder verschiebt sich die Rollbalgfederanordnung zum großen Teil in den Bauraum des Einfaltenbalges 11. Dadurch baut die gesamte Luftfeder wesentlich kleiner und kompensiert große Federwege.As can be seen from FIG. 2, the deformation of the bellows 11 greatly increases the effective area of the bellows 11 due to the increasing effective diameter d wf , which results in a great progressivity of the spring characteristic. In the compressed state of the air spring, the bellows spring arrangement largely shifts into the installation space of the bellows 11 . As a result, the entire air spring is significantly smaller and compensates for long spring travel.
Für das Ausfedern (Fig. 3) der Luftfeder steht nicht nur der Rollbalg 21 mit seiner Rollfalte 21 zur Verfügung sondern auch die Wand des Faltenbalgs 11, die sich streckt.For the rebounding ( Fig. 3) of the air spring, not only the bellows 21 with its rolling fold 21 is available, but also the wall of the bellows 11 , which stretches.
BezugszeichenlisteReference list
11 Einfaltenbalg (Faltenbalg, Mehrfaltenbalg)
12 oberes (freies) Ende (des Ein- oder Mehrfaltenbalges)
13 ringförmiger Absatz (Einspannstelle)
15 Befestigungsteil
16 Spannring (Einspannstelle)
18 abgerundete Endkante
19 äußeres Führungsteil (Stützglocke)
21 Rollbalg
22 entgegengesetztes Ende (des Rollbalges)
23 zylindrisches Abstützteil
24 Rollfalte
25 unteres Ende (des Führungsteiles 19, Anschlag, Rand)
26 (nach außen gerichteter) Flansch (Außenflansch, Anschlag)
27 Klemmring
28 (Verbindungs-)Bereich des Führungsteils 19 (Umfangsbereich,
Übergangsbereich zwischen Einfalten- und Rollbalg) 11 single bellows (bellows, multi-bellows)
12 upper (free) end (of the single or multi-bellows)
13 annular shoulder (clamping point)
15 fastening part
16 clamping ring (clamping point)
18 rounded end edge
19 outer guide part (support bell)
21 roller bellows
22 opposite end (of the bellows)
23 cylindrical support part
24 roll fold
25 lower end (of the guide part 19 , stop, edge)
26 (outward-facing) flange (outer flange, stop)
27 clamping ring
28 (connecting) area of the guide part 19 (circumferential area, transition area between the folding and rolling bellows)
Claims (9)
- a) der Ein- oder Mehrfaltenbalg (11) ist mit seinem freien Ende (12) in einer Einspannstelle (13, 1 an einem Fahrzeugbauteil dicht befestigt und ist mit seinem anderen Ende mit dem Rollbalg (21) verbunden,
- b) der Rollbalg (21) ist zwischen einem äußeren Führungsteil (19) und einem an dem anderen Fahrzeugbauteil angeordneten zylindrischen Abstützteil (23) geführt,
- c) die Einfederung des Rollbalges (21) wird durch einen Anschlag (25, 26) begrenzt,
- a) the single or multi-bellows ( 11 ) is tightly attached with its free end ( 12 ) in a clamping point ( 13 , 1) to a vehicle component and is connected at its other end to the rolling bellows ( 21 ),
- b) the bellows ( 21 ) is guided between an outer guide part ( 19 ) and a cylindrical support part ( 23 ) arranged on the other vehicle component,
- c) the deflection of the rolling bellows ( 21 ) is limited by a stop ( 25 , 26 ),
- d) der Durchmesser (dE Einspannstelle (13, 16) des Faltenbalges (11) ist größer als der wirksame Durchmesser (dwr) des Rollbalges (21),
- e) der Anschlag (25, 26) besteht aus dem unteren Rand (25) des äußeren Führungsteils (19) und einem mit diesem zusammenwirkenden Außenflansch (2 des zylindrischen Abstützteils (23).
- d) the diameter (d E clamping point ( 13 , 16 ) of the bellows ( 11 ) is larger than the effective diameter (d wr ) of the bellows ( 21 ),
- e) the stop ( 25 , 26 ) consists of the lower edge ( 25 ) of the outer guide part ( 19 ) and an outer flange ( 2) of the cylindrical support part ( 23 ) cooperating with it.
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