DE3311855A1 - BELL-SHAPED AIR SPRING FOR COMPRESSED AIR - Google Patents
BELL-SHAPED AIR SPRING FOR COMPRESSED AIRInfo
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Description
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W. 45 023 (Gh/Ne) -3-W. 45 023 (Gh / Ne) -3-
Glockenförmige Luftfeder für DruckluftBell-shaped air spring for compressed air
Die Erfindung betrifft glockenförmige Luftfedern/ die Druckluft enthalten können.The invention relates to bell-shaped air springs / compressed air may contain.
Eine glockenförmige Luftfeder weist im wesentlichen einen biegsamen Mantel oder dgl. auf, in den Druckluft eingeführt wird, um die äußere Belastung auszugleichen.A bell-shaped air spring is essentially flexible Jacket or the like. On, is introduced into the compressed air to compensate for the external load.
Glockenförmige Luftfedern haben ein großes Anwendungsgebiet. Sie dienen beispielsweise dazu, Aufhängungen von Motorfahrzeugen zu bilden, wenn ein besonderer Fahrkomfort gewünscht wird, oder dort, wo das Verhältnis zwischen dem Gewicht eines vollständig beladenen Fahrzeuges und eines leeren Fahrzeuges zu hoch ist.Bell-shaped air springs have a wide range of applications. They are used, for example, to suspend motor vehicles to form when a special driving comfort is desired, or where the ratio between the weight of one is complete loaded vehicle and an empty vehicle is too high.
Die Verwendung solcher Luftfedern erstreckt sich auch auf Aufhängevorrichtungen von ortsfesten Anlagen, die gegenüber Schwingungen isoliert werden müssen, welche von der äußeren Atmosphäre kommen, oder auch auf Aufhängevorrichtungen, die dazu verwendet werden, die Zonen nahe einer vibrierenden oder schwingenden Maschine gegenüber Schwingungen zu schützen.The use of such air springs also extends to suspension devices of stationary systems that are opposed to vibrations must be isolated coming from the outside atmosphere, or on hanging devices that are used for this protect the zones near a vibrating or oscillating machine against vibrations.
Weiterhin werden solche Luftfedern dazu verwendet, pneumatische Druckvorrichtungen zu verwirklichen als eine Alternative zu den teueren hydraulischen Druckvorrichtungen usw.Furthermore, such air springs are used to realize pneumatic pressure devices as an alternative to the expensive hydraulic pressure devices, etc.
Bekannte glockenförmige hydraulische Federn umfassen allgemein eine aus Stoff und Kautschuk bestehende Membran mit dünnen bieg-Known bell-shaped hydraulic springs generally comprise a membrane made of fabric and rubber with thin flexible
samen Wänden, welche die Funktion eines Druckluftbehälters hat, wobei die Luft das Tragelement darstellt, welches die elastische Reaktion der Feder liefert oder schafft.seed walls, which has the function of a compressed air tank, wherein the air represents the support element, which the provides or creates elastic response of the spring.
Der Stoff der Membran hat die Funktion, die Zugbeanspruchungen aufzunehmen, die durch die im Inneren der Membran befindliche Druckluft erzeugt werden, welche die an die Federn angelegte äußere Last ausgleicht. Der Stoff oder Schnurstoff besteht allgemein aus zwei Lagen von Drähten und Schnüren, die mit Bezug zur Längsachse der Membran schräg angeordnet sind, und jede Lage befindet sich mit Bezug auf die benachbarte Lage in vorgespannter Stellung. Der Schnurstoff kann auch aus einer.oder mehreren Lagen aus Drähten bestehen, die in Richtung der Längsachse der Feder gelegt sind.The function of the membrane's fabric is to absorb the tensile stresses caused by the inside of the membrane Compressed air can be generated, which balances the external load applied to the springs. The fabric or string is made of generally of two layers of wires and cords arranged obliquely with respect to the longitudinal axis of the membrane, and each layer is in a prestressed position with respect to the adjacent layer. The cord material can also consist of a. Or consist of several layers of wires that are laid in the direction of the longitudinal axis of the spring.
Die Kautschuklage, welche den Schnurstoff bedeckt, dient dem Zweck, die Membran undurchlässig und gegenüber der Wirkung chemischer oder atmosphärischer Mittel beständig zu machen.The rubber layer, which covers the cord material, serves the purpose of making the membrane impermeable and against the effect resistant to chemical or atmospheric agents.
Die Membran hat im wesentlichen zylindrische Gestalt oder Toroidgestalt. Im ersten Fall kann die Membran auf der Innenseite eines Metallbandes oder eines Zylinders aus Schnurstoff und Kautschuk oder aus Metall gelegt oder gewickelt sein, der zu dem Zweck dient, Querverformungen der Feder während des Gebrauchs zu verhindern.The diaphragm has a substantially cylindrical or toroidal shape. In the first case, the membrane can be on the inside a metal band or a cylinder made of cord and rubber or made of metal, the serves the purpose of preventing transverse deformation of the spring during use.
Im zweiten Fall besitzt die Membran allgemein eine gewisse Anzahl von überlappenden Schleifen, zwischen denen metallene Verstärkungsringe zum Steuern irgendwelcher Querverformungen angeordnet sind.In the second case, the membrane generally has a certain number of overlapping loops, between which metal loops Reinforcing rings are arranged to control any transverse deformations.
Die Membran ist an den Enden durch besondere Flansche oder durch Metallplatten verschlossen, die auch dazu dienen, die Feder an einer Vorrichtung, Anlage oder dgl. zu befestigen, wo die Feder verwendet werden soll.The membrane is closed at the ends by special flanges or by metal plates, which also serve to support the To attach the spring to a device, system or the like, where the spring is to be used.
Beim Gebrauch werden die den Schnurstoff der Membran bildendenIn use, they form the cord of the membrane
-S--S-
Drähte, Schnüre oder dgl. Beanspruchungen unterworfen, die ihrem Krümmungsradius direkt proportional sind.Wires, cords or the like. Subject to stresses that are directly proportional to their radius of curvature.
Dies macht deutlich, daß für einen gegebenen Betriebsdruck die Zugbeanspruchung, denen die Drähte, Schnüre oder dgl. unter-OL."en werden, umso höher ist, je größer der Krümmungsradius des Drahtes, der Schnur oder dgl. ist.This makes it clear that for a given operating pressure the Tensile stress to which the wires, cords or the like are subjected The greater the radius of curvature of the wire, cord or the like, the higher it is.
Bei einer Membran mit sich kreuzenden Schnurstofflagen sind die Krümmungsradien der Drähte immer größer als der Durchmesser der Membran und sie sind als Folge relativ groß.In the case of a membrane with intersecting layers of cord material the radii of curvature of the wires always larger than the diameter of the membrane and they are relatively large as a result.
Die Beanspruchungen, welche die Drähte erleiden müssen, sind bei diesem Beispiel beträchtlich, und sie führen zu der Verpflichtung, die Werte beim Betriebsdruck innerhalb einer maximalen Grenze von 7 bis 8 bar (kg/cm2) zu halten.The stresses which the wires have to endure are considerable in this example, and they lead to the obligation to keep the values at the operating pressure within a maximum limit of 7 to 8 bar (kg / cm 2).
Ein anderer Nachteil einer Membran mit sich kreuzenden und überlappenden Schnurstofflagen ergibt sich aus der Tatsache, daß beim Betrieb immer Verschiebungen auftreten zwischen einer Lage und der ihr benachbarten Lage als Folge von Änderungen des Schnittwinkels zwischen den beiden Lagen.Another disadvantage of a membrane with crossing and overlapping layers of cord results from the fact that during operation there are always shifts between a position and the position adjacent to it as a result of changes the angle of intersection between the two layers.
Dies führt zu Tangentialspannungen, genauer gesagt, zu Scherbeanspruchungen in den Bedeckungen der Drähte, welche kleine Risse und kleine Ablösungen oder Trennungen im Kautschuk hervorrufen können. Dieser Nachteil wird mit der Zeit größer und führt innerhalb von kurzer Zeit zu einer Verschlechterung bzw. einem Versagen der Membran als Folge von Ermüdung.This leads to tangential stresses, more precisely to shear stresses in the coverings of the wires, which cause small cracks and small delaminations or separations in the rubber can. This disadvantage increases over time and leads to deterioration or deterioration within a short period of time. failure of the diaphragm as a result of fatigue.
Von diesem Standpunkt aus ist es demgemäß bevorzugt, eine Membran zu verwenden, bei welcher die Schnüre oder Drähte des Schnurstoffes entlang der Längsachse der Feder gerichtet sind, wobei es weiterhin noch besser ist, wenn die Drähte oder dgl. in einer einzigen Lage angeordnet sind.From this point of view, it is accordingly preferred to use a membrane in which the cords or wires of the Cord material are directed along the longitudinal axis of the spring, it is still better if the wires or the like. are arranged in a single layer.
Xn einem solchen Fall bietet die Membran jedoch Längsbahnen oderIn such a case, however, the membrane offers longitudinal tracks or
Längsabschnitte, in denen der Krümmungsradius der Drähte sehr groß ist, so daß diese Drähte, Schnüre oder dgl. sehr hohen Beanspruchungen unterworfen sind.Longitudinal sections in which the radius of curvature of the wires is very large, so that these wires, cords or the like. Very high stresses are subject.
Das Problem wurde gelöst durch Verstärken der Membran mit einem metallenen ümfangsband oder mit einem Zylinder aus Kautschuk und Schnurstoff oder aus Metall, der über der äußeren Seitenfläche der Membran angeordnet wurde.The problem was solved by reinforcing the membrane with a metal circumferential band or with a cylinder made of rubber and string or metal placed over the outer side surface of the membrane.
Auf diese Weise werden die Beanspruchungen, die auf die Membranstränge (in den Bereichen, in denen großer Krümmungsradius vorhanden ist) ausgeübt werden, durch die Wände des Verstärkungselementes aufgenommen oder ausgeglichen. In this way, the stresses that are placed on the membrane strands (in the areas where there is a large radius of curvature) are exercised, absorbed or compensated for by the walls of the reinforcing element.
Eine Feder dieser Art besteht im wesentlichen aus zwei gleichachsigen Zylindern, die unterschiedliche Durchmesser haben und von denen einer hohl ist. Diese beiden Zylinder können relativ zueinander axial gleiten, und der hohle Zylinder, der größeren Durchmesser hat, nimmt den anderen Zylinder teilweise oder vollständig auf.A spring of this type consists essentially of two equiaxed ones Cylinders that have different diameters and one of which is hollow. These two cylinders can be relative slide axially towards each other, and the hollow cylinder, which has a larger diameter, takes the other cylinder partially or completely up.
In dem hohlen Zylinder ist eine Membran der beschriebenen Art aufgenommen (d. h. eine Membran aus Schnurstoff und Kautschuk, wobei der Schnurstoff Drähte, Schnüre oder dgl. hat, die sich in Längsrichtung erstrecken), und ein Ende der Membran ist an dem hohlen Zylinder, und das andere Ende an dem anderen Zylinder verankert.A membrane of the type described is received in the hollow cylinder (i.e. a membrane made of cord and rubber, wherein the cord fabric has wires, cords or the like. Which extend in the longitudinal direction), and is one end of the membrane anchored to the hollow cylinder, and the other end to the other cylinder.
Die Außenwand der Membran legt sich über einen Teil ihrer Längserstreckung gegen die innere Seitenwand des hohlen Zylinders und gegen die Außenwand des anderen Zylinders, wohingegen sie in der Zone zwischen der inneren Seitenwand des hohlen Zylinders und der äußeren Seitenwand des anderen Zylinders zu U-Gestalt gebogen ist.The outer wall of the membrane lies over part of its longitudinal extent against the inner side wall of the hollow cylinder and against the outer wall of the other cylinder, whereas they close in the zone between the inner side wall of the hollow cylinder and the outer side wall of the other cylinder U shape is bent.
Auf diese Weise ist beim Gebrauch der einzige Bereich der Membran, der nicht von der Verstärkungswand umgeben ist, derIn this way, during use, the only area of the membrane that is which is not surrounded by the reinforcement wall, which
U-förmige Bereich, der kleinenKrümmungsradius hat und daher in der Lage ist, den Beanspruchungen zu widerstehen, die von der Druckluft in der Membran erzeugt werden.U-shaped area that has a small radius of curvature and therefore is able to withstand the stresses generated by the compressed air in the membrane.
Jedoch haben bekannte Federn dieser Art die folgenden Nachteile:However, known springs of this type have the following disadvantages:
Der U-förmige Bereich der Membran ist dem Licht ausgesetzt, was bekanntlich bedeutet, daß das elastomere Material schneller altert, insbesondere, wenn das elastomere Material zyklischen Zugbeanspruchungen unterworfen wird, wie es bei der beschriebenen Anwendung der Fall ist, undThe U-shaped area of the membrane is exposed to light, which is known to mean that the elastomeric material moves faster ages, especially if the elastomeric material is subjected to cyclical tensile loads, as in the case of the described Application is the case, and
mit den beiden zylindrischen Elementen, zwischen denen die Membran, deren Schnurstoff sich in Längsrichtung erstreckende Schnüre, Drähte oder dgl. hat, angeordnet ist, ist es nicht möglich, während der Bewegung der Feder, d. h. beim übergang vom maximalen zum. minimalen axialen Abstand zwischen den beiden Zylindern, irgendeine Änderung der wirksamen Fläche zu erhalten.with the two cylindrical elements between which the It is not a membrane, the cord material of which is arranged in the longitudinal direction of extending cords, wires or the like possible during the movement of the spring, d. H. at the transition from the maximum to the. minimum axial distance between the two Cylinders to get any change in effective area.
Unter der wirksamen Fläche (Ae) ist die Fläche zu verstehen, die von dem Umfang begrenzt ist und Stellen hat, an denen die Tangente an die Krümmung des verformbaren Mantels rechtwinklig zu der Richtung verläuft, in welcher die Belastung auf die Feder wirkt.The effective area (Ae) is to be understood as the area which is limited by the circumference and has points where the tangent to the curvature of the deformable shell is at right angles is in the direction in which the load is on the spring.
Die wirksame Fläche ist mit dem Betriebsdruck der Feder und der angelegten Belastung durch folgende Beziehung verbunden:The effective area is with the operating pressure of the spring and the applied load connected by the following relationship:
P=P =
AeAe
worin ρ = Betriebsdruckwhere ρ = operating pressure
P = angelegte Belastung
Ae = wirksame Fläche
sind.P = applied load
Ae = effective area
are.
Für eine bestimmte Feder ist es demgemäß durch Ändern des Ventils der wirksamen Fläche entlang des Federweges möglich, die Schubkraft oder Druckkraft der Feder zu ändern, und dies übersetzt sich in eine Änderung der Federkennlinie, d. h. der Kurve, welche die Schub- oder Druckkraft über den Federweg darstellt.For a particular spring it is accordingly possible by changing the valve's effective area along the spring travel, the To change the pushing force or compressive force of the spring, and this translates into a change in the spring characteristic, i.e. H. the curve, which represents the push or pressure force over the spring travel.
In ähnlicher Weise ist es beim Ändern der Belastung möglich, die Steifheit der Feder konstant zu halten oder auch die Steifheit zu ändern in Übereinstimmung mit einem Stabilitätsgesetz , und zwar durch zweckentsprechende Änderung der Werte der wirksamen Flächen.Similarly, when changing the load, it is possible to keep the stiffness of the spring constant, or even the To change the stiffness in accordance with a law of stability by changing the values appropriately of the effective areas.
Aus vorstehenden Ausführungen kann abgeleitet werden, daß es bei den bekannten Federn unmöglich ist, die Werte der wirksamen Flächen in Abhängigkeit vom Federweg zu ändern, was einen beträchtlichen Nachteil darstellt.From the foregoing it can be deduced that with the known springs it is impossible to determine the values of the effective To change areas depending on the travel, which is a significant disadvantage.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine glockenförmige Luftfeder, die Druckluft oder Druckgas enthalten kann, zu schaffen, bei welcher die oben genannten Nachteile nicht vorhanden sind und welche insbesondere für einen Betrieb mit Drücken bis zu 15 bar (15 kg/cm2) geeignet ist, wobei die Feder gleichzeitig optimale Eigenschaften hinsichtlich Haltbarkeit und Zuverlässigkeit besitzt, obwohl für die Membran Verstärkungsdrähte verwendet werden, die geringeren Widerstand gegen Beanspruchungen haben gegenüber den bisher verwendeten Drähten.One purpose of the present invention is to create a bell-shaped air spring, which can contain compressed air or compressed gas, in which the above-mentioned disadvantages are not present and which is particularly suitable for operation at pressures up to 15 bar (15 kg / cm 2 ) is suitable, the spring at the same time has optimal properties in terms of durability and reliability, although reinforcement wires are used for the membrane, which have lower resistance to stresses compared to the wires previously used.
Eine Feder gemäß der Erfindung besitzt gegenüber bekannten Federn noch andere Vorteile, die im Verlaufe der Beschreibung erläutert werden.A spring according to the invention has other advantages over known springs, which will be presented in the course of the description explained.
Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine glockenförmige Luftfeder, die Druckluft oder Druckgas enthalten kann und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgende Merkmale aufweist:An object of the present invention is a bell-shaped air spring which can contain compressed air or compressed gas and which is characterized in that it has the following features:
Wenigstens zwei starre hohle Elemente sind vorgesehen, die im wesentlichen Rohrform besitzen, gleichachsig zueinander angeordnetAt least two rigid hollow members are provided, which are im have substantial tubular shape, arranged coaxially to one another
- r- - r-
sind und sich mit Bezug aufeinander axial bewegen können. Wenigstens eines der Elemente ist an wenigstens einem Ende offen, und wenigstens eines der Elemente hat variabel geformte Wände,and can move axially with respect to each other. At least one of the elements is open at at least one end, and at least one of the elements has variably shaped walls,
wenigstens eine biegsame Membran ist zwischen dem einen und dem c--1CU ~en der starren Elemente angeordnet und weist eine Mehrzahl von Drähten oder Schnüren auf, die im wesentlichen undehnbar und im wesentlichen in Längsrichtung der Achse der Feder angeordnet sowie in eine Schicht aus Kautschuk eingebettet sind, undat least one flexible diaphragm is connected between the one and the c-- 1 CU ~ en the rigid elements are arranged, and has a plurality of wires or cords, the inextensible and substantially arranged in a substantially longitudinal direction of the axis of the spring as well as in a layer of Rubber are embedded, and
eine Einrichtung ist vorgesehen, um die Membran oder die Membranen mit den starren Elementen zu verbinden.Means are provided around the membrane or membranes to connect with the rigid elements.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawing, for example explained.
Fig, T ist eine Längsschnittansicht einer glockenförmigen Luftfeder gemäß der Erfindung.Fig, T is a longitudinal sectional view of a bell-shaped air spring according to the invention.
Fig. 2 ist eine schaubildliche Ansicht einer Membran, die in Längsabschnitte unterteilt ist, wobei Teile der Kautschukbedeckung entfernt sind, um die Einzelbauteile besser darzustellen.Figure 2 is a perspective view of a membrane divided into longitudinal sections with portions of the rubber covering are removed in order to better represent the individual components.
Fig. 3 ist eine Längsschnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer glockenförmigen Luftfeder gemäß der Erfindung.Fig. 3 is a longitudinal sectional view of a modified embodiment a bell-shaped air spring according to the invention.
Fig. 4 ist eine der Fig. 3 ähnliche Längsschnittansicht einer weiteren abgewandelten Ausführung«form einer glockenförmigen Luftfeder gemäß der Erfindung.FIG. 4 is a longitudinal sectional view, similar to FIG. 3, of a further modified embodiment of a bell-shaped one Air spring according to the invention.
Fig. 5 ist eine der Fig. 3 ähnliche Längsschnittansicht einer noch anderen abgewandelten Ausführungsform der Erfindung .Fig. 5 is a longitudinal sectional view similar to Fig. 3 of yet another modified embodiment of the invention .
- dr- - dr-
- AtT - AtT
Gemäß einem allgemeineren Lösungsgedanken für die Bildung einer glockenförmigen Luftfeder gemäß der Erfindung umfaßt die Feder wenigstens zwei starre Elemente, die im wesentlichen Rohrgestalt haben, hohl sind sowie gleichachsig zueinander angeordnet sind. Die Elemente können sich mit Bezug aufeinander entlang ihrer Achse-bewegen, und wenigstens eines der Elemente ist an wenigstens einem Ende offen. Weiterhin hat wenigstens eines der Elemente eine Wand mit sich ändernder Gestalt.According to a more general solution idea for the formation of a Bell-shaped air spring according to the invention, the spring comprises at least two rigid elements which are substantially tubular in shape have, are hollow and are arranged coaxially to one another. The elements can be related to each other along their axis-move, and at least one of the elements is on at least one end open. Furthermore, at least one of the elements has a wall with a changing shape.
Die genannten Elemente sind aufeinanderfolgend in Richtung der Längsachse der Feder angeordnet und sie befinden sich wenigstens teilweise Ineinander.Said elements are arranged one after the other in the direction of the longitudinal axis of the spring and they are at least partly into one another.
Tatsächlich ergibt es sich für irgendwelche Paare von aufeinanderfolgenden Elementen, daß eines der beiden Elemente an nur einem Ende offen oder geschlossen ist, während das andere Element dauernd an wenigstens einem Ende offen ist und Querabmessungen hat, die größer als die Querabmessungen des ersten Elementes sind derart, daß dieses Element wenigstens teilweise in dem anderen Element aufgenommen werden kann.In fact, for any pairs of consecutive ones, it results Elements that one of the two elements is open or closed at only one end, while the other element is continuously open at at least one end and has transverse dimensions which are greater than the transverse dimensions of the first element are such that this element can be at least partially received in the other element.
Zwischen dem einen Element und dem nächsten Element ist eine Membran angeordnet, die an ihren Enden mit den Elementen verbunden ist und die eine Mehrzahl von Drähten (oder Schnüren) aufweist, die im wesentlichen undehnbar sind und die in eine Lage oder Schicht aus Kautschuk eingebettet sind. Außerdem sind die Drähte oder Schnüre im wesentlichen in Richtung der Längsachse der Feder angeordnet oder ausgerichtet.A membrane is arranged between the one element and the next element and is connected to the elements at its ends and which comprises a plurality of wires (or cords) which are substantially inextensible and which are in a layer or a layer of rubber are embedded. In addition, the wires or cords are essentially in the direction of the longitudinal axis the spring arranged or aligned.
Die Membran wirkt als Verbindung zwischen den beiden starren Elementen und sie ist in dem Raum zwischen dem inneren Teil des einen Elementes, welches größere Querabmessungen hat, und der Außenwand des anderen Elementes in U-Gestalt gebogen. Die Membran ist, wie später im einzelnen erläutert, vorkomprimiert für den Zweck, größeren Widerstand gegenüber Beanspruchungen und gegenüber den Wirkungen von Licht zu haben.The membrane acts as a connection between the two rigid elements and it is in the space between the inner part of the one element, which has larger transverse dimensions, and the outer wall of the other element is bent in a U-shape. The membrane is, as will be explained in detail later, pre-compressed for the purpose of greater resistance to stresses and to opposite to have the effects of light.
Gemäß den Fig. 1 und 2 umfaßt eine glockenförmige Luftfeder 1 ein starres Element 2, welches hohl ist und im wesentlichen Rohrgestalt hat, und dieses Element 2 weist insbesondere einen ersten Bereich 2' zylindrischer Gestalt, einen zweiten Bereich 2" konvexer Gestalt und einen dritten Abschnitt 2l"zylindrischer Geitält auf.1 and 2, a bell-shaped air spring 1 comprises a rigid element 2 which is hollow and essentially tubular in shape, and this element 2 has in particular a first region 2 'of cylindrical shape, a second region 2 "of convex shape and a third Section 2 l "cylindrical surface.
In dem starren Element oder Körper 2 ist ein zweites starres Element 13 teilweise aufgenommen, welches zu dem ersten Element 2 gleichachsig angeordnet ist und welches im wesentlichen Rohrgestalt hat. Insbesondere weist es einen ersten Abschnitt 13' zylindrischer Gestalt, einen zweiten Abschnitt 13" konvexer Gestalt und einen dritten Abschnitt 13'" zylindrischer Gestalt auf.In the rigid element or body 2 a second rigid element 13 is partially received, which to the first element 2 is arranged coaxially and which has a substantially tubular shape. In particular, it has a first section 13 ' cylindrical shape, a second section 13 "of convex shape and a third section 13 '" of cylindrical shape on.
In dem Zwischenraum zwischen den beiden starren Elementen 2 und 13 ist eine Membran 5 aufgenommen, die eine Reihe von biegsamen und im wesentlichen undehnbaren Drähten 6 aufweist, die im wesentlichen entlang der Längsrichtung der Achse der Feder angeordnet und in eine Kautschuklage 8 eingebettet sind, wobei der Kautschuk allgemein auf der Basis von Neoprene gebildet ist.In the space between the two rigid elements 2 and 13 a membrane 5 is received, which has a series of flexible and substantially inextensible wires 6, which in the are arranged substantially along the longitudinal direction of the axis of the spring and embedded in a rubber layer 8, the Rubber is generally formed on the basis of neoprene.
Die Membran 5 hat einen Durchmesser, der annähernd gleich dem maximalen Innendurchmesser des starren Elementes 2 ist.The membrane 5 has a diameter which is approximately equal to the maximum inner diameter of the rigid element 2.
Das obere Ende 4 der Membran 5 ist um einen Ring 7 aus hartem Kautschuk oder aus Metall gewickelt, und es ist in einem besonderen Sitz 3 aufgenommen, der an der oberen Innenkante des starren Elementes 2 gebildet ist. Eine Metallplatte 9, die mittels Muttern 10 an dem starren Element 2 befestigt ist, verschließt das obere Ende des starren Elementes 2 und legt das Ende 4 der Membran 5, welches sich in dem Gehäusesitz 3 befindet, fest.The upper end 4 of the membrane 5 is wrapped around a ring 7 made of hard rubber or metal, and it is in a special one Seat 3 was added, which is formed on the upper inner edge of the rigid element 2. A metal plate 9, which means Nuts 10 is attached to the rigid element 2, closes the upper end of the rigid element 2 and defines the end 4 of the membrane 5, which is located in the housing seat 3.
Die Membran 5 haftet an ihrer Außenfläche an der Innenwand des starren Elementes 2 und an der Außenwand des starren Elementes 13 an mit der Ausnahme eines Bereiches, der zu U-Gestalt gebogen ist und der sich in dem Zwischenraum zwischen den beiden gerade genannten Wänden befindet=The membrane 5 adheres to its outer surface on the inner wall of the rigid element 2 and on the outer wall of the rigid element 13 with the exception of an area which is bent into a U-shape and which is in the space between the two walls just mentioned =
- AL. - AL.
Das zweite oder untere Ende 4' der Membran 5 ist um einen Ring 7' gewickelt, der aus hartem Kautschuk oder aus Metall besteht. The second or lower end 4 'of the membrane 5 is around a Ring 7 'wound, made of hard rubber or metal.
Der Ring 71 hat einen Durchmesser, der kleiner als der Durchmesser der Membran 5 ist, und daher ist das Ende 41 der Membran 5 gezwungen, bei seinem Wickeln um den Ring 71 einen Durchmesser anzunehmen, der dem Durchmesser des Ringes 7' entspricht.The ring 7 1 has a diameter which is smaller than the diameter of the membrane 5, and therefore the end 4 1 of the membrane 5 is forced, when it is wrapped around the ring 7 1, to assume a diameter which corresponds to the diameter of the ring 7 ' .
Auf diese Weise konvergieren die Drähte 6 des Schnurstoffes der Membran 5, die anfänglich parallel zueinander verlaufen, geringfügig in Längsrichtung der Feder und in der Richtung vom Ring 7 zum Ring 7'.In this way, the wires 6 of the cord material converge Diaphragm 5, which initially run parallel to one another, slightly in the longitudinal direction of the spring and in the direction from the ring 7 to the ring 7 '.
Dementsprechend wird die Kautschukbedeckung der Drähte 6 der Membran 5 zusammengedrückt, und zwar insbesondere im Endbereich in der Nähe des Membranendes 4'.The rubber covering of the wires 6 of the membrane 5 is correspondingly compressed, in particular in the end area near the end of the membrane 4 '.
Diese Tatsache, die später noch erläutert wird, stellt einen Vorteil dar.This fact, which will be explained later, is an advantage.
Das Ende 4" der Membran 5, welches um den Ring 71 gewickelt ist, ist in einem besonderen Sitz 11 an der oberen Außenkante des starren Körpers oder Elementes 13 aufgenommen und dort durch einen kreisförmigen Metallflansch 12 mittels Schrauben 12' an dem starren Element 13 festgelegt. Das starre Element 13 ist an seinem anderen Ende an einem metallenen Grundteil 14 angeschweißt. The end 4 ″ of the membrane 5, which is wrapped around the ring 7 1 , is received in a special seat 11 on the upper outer edge of the rigid body or element 13 and there by a circular metal flange 12 by means of screws 12 'on the rigid element 13 The rigid element 13 is welded at its other end to a metal base part 14.
In Fig. 3 ist in Längsschnittansicht eine abgewandelte Ausführungsform einer glockenförmigen Luftfeder dargestellt, die ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fällt.In Fig. 3 is a modified embodiment in a longitudinal sectional view a bell-shaped air spring, which also falls within the scope of the invention.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, unterscheidet sich das dort dargestellte starre Element 19 der Feder 18 von dem starren Element 13 der Feder 1 durch die Tatsache, daß es an einem Ende offen ist derart, daß sein Innenraum 20 sich in direkter Verbindung mit dem Raum befindet, der von der Membran 5 und der Platte 9As can be seen from Fig. 3, the one shown there differs rigid element 19 of the spring 18 from the rigid element 13 of the spring 1 by the fact that it is open at one end such that its interior 20 is in direct connection with the space that is formed by the membrane 5 and the plate 9
-M-
- sQ ' -M-
- sQ '
begrenzt ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das untere Ende der Membran 5 an dem Element 19 über einen Ring 27 und über Schrauben 28 befestigt.is limited. In this embodiment, the lower end of the membrane 5 is attached to the element 19 via a ring 27 and above Screws 28 attached.
Im Innenraum 20 des Elementes 19 ist eine weitere verformbare Mt. bran 21 angeordnet, die aus Kautschuk und Schnurstoff oder aus elastomerem Material gebildet ist. Die Membran 21 ist in Fig. 3 in gespannter Lage dargestellt und hat hierbei eine im wesentlichen halbkugelförmige Gestalt. An ihrem Umfangsende ist die Membran 21 auf einen Ring 21' aus hartem Kautschuk oder aus Metall gewickelt, und sie ist an einem Grundteil 22 des starren Elementes 19 mittels einer Metallplatte 24 festgelegt, die mit Schrauben 23 an dem Grundteil 22 befestigt ist.In the interior 20 of the element 19 is another deformable one Mt. bran 21 arranged made of rubber and string or is formed from elastomeric material. The membrane 21 is shown in Fig. 3 in a tensioned position and here has an im essentially hemispherical shape. At its peripheral end, the membrane 21 is on a ring 21 'made of hard rubber or wound from metal, and it is fixed to a base part 22 of the rigid element 19 by means of a metal plate 24, which is fastened to the base part 22 with screws 23.
Zwischen der Platte 24 und dem Grundteil 22 ist eine bekannte wasserdichte Dichtung 25 angeordnet.Between the plate 24 and the base 22 is a known one waterproof seal 25 arranged.
An der Metallplatte 24 befindet sich eine Öffnung 26 für den Durchtritt von Druckflüssigkeit.On the metal plate 24 there is an opening 26 for the passage of pressure fluid.
Bei dieser Ausführung ist es möglich, Druckflüssigkeit in die Feder 18 in den Raum einzuführen, der von der Membran 21 und von der Platte 24 begrenzt ist.With this version it is possible to inject hydraulic fluid into the Introduce the spring 18 into the space provided by the membrane 21 and is limited by the plate 24.
Die eingeführte Flüssigkeit bestimmt das Ausweiten der Membran 21, durch welches das Volumen verkleinert wird, das in der Feder 18 für die in ihr enthaltene Druckluft verfügbar ist, so daß die Druckflüssigkeit dazu dient, das Kompressionsverhältnis zu ändern, d. h. den Wert des Verhältnisses bzw. des Anteiles des Volumens an in der Feder 18 enthaltener Druckluft, gemessen unter Bedingungen maximaler und minimaler Längung der Feder.The liquid introduced determines the expansion of the membrane 21, by means of which the volume is reduced that is in the spring 18 is available for the compressed air contained in it, so that the pressure fluid serves to change the compression ratio, d. H. the value of the ratio or the proportion of the Volume of compressed air contained in the spring 18, measured below Conditions of maximum and minimum elongation of the spring.
Die Möglichkeit, das Kompressionsverhältnis (worin Vmax. das Volumen an Druckluft bei maximaler Längung der Feder, und Vmin. das Volumen an Druckluft bei minimaler Längung der Feder bedeutet) zu ändern, trägt dazu bei, die Starrheit bzw. die Steife der Feder 18 zu beeinflussen= Bei diesem AusführungsbeispielThe possibility of changing the compression ratio (where Vmax. Is the volume of compressed air at maximum elongation of the spring, and Vmin. the volume of compressed air with minimal elongation of the spring means) to change, contributes to the rigidity or the To influence stiffness of the spring 18 = In this embodiment
- iar -- iar -
sind weitere Mittel verfügbar zum Ändern der Wirkung der Feder nach Wunsch relativ zu der Art der Verwendung und zu den Änderungen der an die Feder angelegten Belastung.there are other means available for changing the action of the spring as desired relative to the type of use and changes the load applied to the spring.
In Fig. 4 ist in Längsschnittansicht eine weitere abgewandelte Ausführungsform einer Luftfeder gemäß der Erfindung dargestellt.In Fig. 4, a further modified embodiment of an air spring according to the invention is shown in a longitudinal sectional view.
Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist die Luftfeder 30 drei hohle, starre Elemente 32', 31 und 32 auf, die sich entlang ihrer Achse mit Bezug auf die anderen starren Elemente bewegen können.As can be seen from Fig. 4, the air spring 30 has three hollow, rigid elements 32 ', 31 and 32 extending along their Axis can move with respect to the other rigid elements.
Die Elemente 31 und 32 sind an einem Ende offen. Das Element 32 hat zylindrische Gestalt und nimmt das Element 31 teilweise auf, welches eine Gestalt hat, die der Gestalt des Elementes 2 der Feder 1 im wesentlichen ähnlich ist. Das Elemente 31 nimmt seinerseits das Element 32 auf, und zwar in ähnlicher Weise, wie es für die Feder 1 beschrieben worden ist.The elements 31 and 32 are open at one end. The element 32 has a cylindrical shape and partially accommodates the element 31, which has a shape which is substantially similar to the shape of the element 2 of the spring 1. The element 31 takes its turn the element 32, in a manner similar to that described for the spring 1.
Das obere Ende des starren Elementes 31 ist durch einen Kreisring 38 teilweise verschlossen, der mit dem übrigen Teil des Elementes 31 verbunden ist, der eine kreisförmige öffnung begrenzt für den Zweck, einen Ring 33 anordnen zu können. Der Ring 33 ist mittels Bolzen und Mutter 34 an dem starren Element 31 befestigt und er legt das obere Ende der Membran 35 fest, die im wesentlichen der Membran 5 der Feder 1 gleich ist. Die Membran 35 ist um einen Ring 35' aus hartem Kautschuk oder aus Metall gewickelt, und zwar im Bereich des oberen inneren Randes des starren Elementes 31.The upper end of the rigid element 31 is partially closed by a circular ring 38 which is connected to the rest of the Element 31 is connected, which delimits a circular opening for the purpose of being able to arrange a ring 33. The ring 33 is attached to the rigid element by means of bolts and nuts 34 31 and it defines the upper end of the membrane 35, which is the membrane 5 of the spring 1 is substantially the same. the Membrane 35 is wrapped around a ring 35 'made of hard rubber or metal, specifically in the area of the upper inner edge of the rigid element 31.
Das obere Ende des starren Elementes 31 ist durch eine Metallscheibe 36 verschlossen, die mittels Bolzen 37 an dem Element 31 befestigt ist.The upper end of the rigid member 31 is through a metal washer 36, which is fastened to the element 31 by means of bolts 37.
Zwischen der Scheibe 36 und dem Element 31 ist eine bekannte wasserdichte Dichtung 38 angeordnet.A known watertight seal 38 is arranged between the disk 36 and the element 31.
Im Bereich der oberen Außenkante des starren Elementes 31 istIn the area of the upper outer edge of the rigid element 31 is
-TS--TS-
mittels der gleichen Bolzen und Muttern 34, welche den Ring festlegen, ein Metallring 39 befestigt, der das untere Ende einer Membran 40 der beschriebenen Art festlegt.by means of the same bolts and nuts 34 which fix the ring, a metal ring 39 is attached to the lower end a membrane 40 of the type described.
Das andere Ende der Membran 40 ist in einer der beschriebenen "^e..-«en an der inneren oberen Kante des starren Elementes 32 festgelegt und die Membran 40 ist in dem Raum zwischen der Aussenwand des Elementes 31 und der Innenwand des Elementes 32 zu U-Gestalt gebogen.The other end of the membrane 40 is in one of those described "^ e ..-« en on the inner upper edge of the rigid element 32 fixed and the membrane 40 is in the space between the outer wall of the element 31 and the inner wall of the element 32 are bent into a U-shape.
Das starre Element 32 hat im wesentlichen zylindrische Gestalt und sie ist am oberen Ende durch eine Platte 41 verschlossen, die mittels Bolzen und Muttern 42 an dem starren Element 32 befestigt ist und das obere Ende der Membran 40 festlegt.The rigid member 32 is substantially cylindrical in shape and it is closed at the upper end by a plate 41 which is attached to the rigid element 32 by means of bolts and nuts 42 is attached and the upper end of the membrane 40 defines.
Fig. 5 zeigt eine, noch weitere abgewandelte Ausführungsform einer Luftfeder gemäß der Erfindung.Fig. 5 shows yet another modified embodiment an air spring according to the invention.
Wie aus Fig. 5 ersichtlich, umfaßt die Luftfeder 50 ein starres Element 51, welches dem starren Element 13 der Feder 1 gleich ist. Weiterhin umfaßt sie ein zweites starres Element 52, dessen Gestalt im wesentlichen der Gestalt des starren Elementes 2 der Feder 1 entspricht mit dem Unterschied, daß das starre Element 52 aus zwei trennbaren Teilen 52· und 52" gebildet ist. Die beiden Elemente 51 und 52 sind gleichachsig zueinander und teilweise ineinander angeordnet.As can be seen from FIG. 5, the air spring 50 comprises a rigid element 51, which is attached to the rigid element 13 of the spring 1 is equal to. Furthermore, it comprises a second rigid element 52, the shape of which is essentially the shape of the rigid element 2 corresponds to spring 1 with the difference that the rigid element 52 is formed from two separable parts 52 and 52 ″ is. The two elements 51 and 52 are coaxial to one another and partially arranged one inside the other.
In dem starren Element 52 ist eine Membran 53 aufgenommen, die kürzer als die Membran 5 der Feder 1 ist.In the rigid element 52, a membrane 53 is received which is shorter than the membrane 5 of the spring 1.
Das untere Ende 53' der Membran 53 ist in der gleichen Weise, wie es für die Membran 5 der Feder 1 beschrieben worden ist, an dem starren Element 51 befestigt, während ihr oberes Ende an der Innenwand des starren Elementes 52 an einer Stelle verankert ist, an welcher die beiden Teile 52' und 52" miteinander verbunden sind.The lower end 53 'of the membrane 53 is in the same way, as it has been described for the membrane 5 of the spring 1, attached to the rigid member 51 while its upper end anchored to the inner wall of the rigid member 52 in one place is at which the two parts 52 'and 52 "are connected to one another.
Für diesen Zweck weist der Teil 52' des starren Elementes 52 einen Ring 56 auf, und der Teil 52" weist einen Ring 56' auf. Die beiden Ringe sind mittels Bolzen 57 miteinander verbunden und sie legen zwischen sich das obere Ende 53" der Membran 53 fest.For this purpose the part 52 'of the rigid member 52 has a ring 56 and the part 52 "has a ring 56'. The two rings are connected to one another by means of bolts 57 and they place the upper end 53 ″ of the membrane 53 between them fixed.
Eine Metallplatte 54 verschließt das obere Ende des starren Elementes 51 und sie ist mittels Schrauben 55 an dem starren Element 52 befestigt.A metal plate 54 closes the upper end of the rigid element 51 and it is by means of screws 55 on the rigid Element 52 attached.
Mit einer glockenförmigen Luftfeder gemäß der Erfindung werden die eingangs genannten Zwecke erreicht.With a bell-shaped air spring according to the invention achieved the aforementioned purposes.
Tatsächlich ermöglicht es eine Luftfeder gemäß der Erfindung in irgendeiner gewünschten Weise die wirksame Fläche der Feder zu ändern, und zwar entweder durch eine geeignete Gestaltung der Wände wenigstens einer der starren Umgrenzungen der Feder, oder auch mittels Änderung des Kompressionsverhältnisses, wobei eine solche Änderung erhalten wird durch Einführen einer zweckentsprechenden Menge einer Flüssigkeit in den Raum, der von einer Membran begrenzt ist, die in einem der starren Elemente der Feder enthalten ist. Die Änderung der wirksamen Fläche bestimmt die Änderung der Starrheit oder Steife der Feder, d. h. eine Änderung der Federcharakteristik unter Betriebsbedingungen.In fact, an air spring according to the invention enables the effective area of the spring in any desired way to change, either by a suitable design of the walls of at least one of the rigid boundaries of the spring, or by changing the compression ratio, such a change being obtained by introducing an appropriate one Amount of a liquid in the space bounded by a membrane contained in one of the rigid elements the spring is included. The change in the effective area determines the change in the rigidity or stiffness of the spring, i.e. H. a change in the spring characteristics under operating conditions.
Als Ergebnis ist es möglich, durch Einwirkung auf die Änderungen der wirksamen Fläche und auf das Kompressionsverhältnis, optimales Arbeiten innerhalb der Grenzen des mechanischen Widerstandes der Feder zu erhalten, und zwar unter allen Belastungsbedingungen und unter allen Arten von Beanspruchungen. As a result, by acting on the changes in the effective area and the compression ratio, it is possible to get the most out of it To maintain work within the limits of the mechanical resistance of the spring, under all loading conditions and under all types of stresses.
Die Verwendung einer oder mehrerer "vorkomprimierter" Membranen (in Abhängigkeit von der Anzahl der starren Elemente, die einen Teil der Feder bilden) bestimmt einen größeren Widerstand des Kautschuks gegen die Wirkungen von Licht, insbesondere in der Zone, in welcher die Membran mehr oder weniger dem Licht ausgesetzt ist, d. h. in der Zone im Bereich der Kante des offenenThe use of one or more "pre-compressed" membranes (depending on the number of rigid elements that form part of the spring) determines a greater resistance of the Rubber against the effects of light, especially in the zone in which the membrane is more or less exposed to light is, d. H. in the zone in the area of the edge of the open
Endes des starren Elementes, an welchem die Membran angeordnet ist.End of the rigid element on which the membrane is arranged is.
Tatsächlich befindet sich die Membran in dieser Zone, wenn maximaler Lichtzutritt vorhanden ist (Feder vollständig gelängt) in einem Zustand, in welchem der Kautschuk maximal komprimiert it, so daß die Membran maximalen Widerstand gegenüber Verschlechterung darbietet, die sich aus den bekannten Wirkungen des Lichtes ergibt.In fact, the membrane is in this zone when maximum light access is available (spring fully elongated) in a state in which the rubber is maximally compressed it so that the diaphragm has maximum resistance to deterioration which results from the known effects of light.
Da weiterhin die vorkoraprimierte Membran gegenüber Beanspruchungen beständiger ist, hat sie längere Lebensdauer und größere Zuverlässigkeit.Since the pre-corroded membrane continues to withstand stresses is more stable, it has a longer lifespan and greater reliability.
Ein weiterer Vorteil einer Luftfeder gemäß der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, eine Membran mit Hilfe eines Schnurstoffes oder sich in Längsrichtung erstreckender Drähte herzustellen, wobei die Membran kleinere Abmessungen hat als entsprechende Membranen, die in bekannten Federn ähnlicher Abmessungen und ähnlichen Federweges benutzt werden.Another advantage of an air spring according to the invention is that it is possible to create a membrane with the help of a piece of string or to produce wires extending in the longitudinal direction, the diaphragm being of smaller dimensions than corresponding ones Diaphragms made in known springs of similar dimensions and similar spring travel can be used.
Tatsächlich ist es bei einer Luftfeder gemäß der Erfindung möglich, ein Ende der Membran an einer Stelle zwischen den Enden des starren Elementes festzulegen, welchem die Membran zugeordnet ist. Hierdurch werden gleiche Ergebnisse erzielt durch Verwendung einer Membran, welche die Innenwand des sie aufnehmenden starren Elementes nicht vollständig bedeckt, und durch Verwendung über die Wirkung des Inhaltes an Druckluft eines Teiles der Wand des gleichen starren Elementes.In fact, with an air spring according to the invention, it is possible defining one end of the membrane at a point between the ends of the rigid member with which the membrane is associated is. In this way, the same results are achieved by using a membrane which the inner wall of the receiving it rigid element not completely covered, and by using the action of the contents of compressed air of a part of the Wall of the same rigid element.
Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen möglich.Various changes are possible within the scope of the invention.
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