DE3643073A1

DE3643073A1 - Pneumatic spring

Info

Publication number: DE3643073A1
Application number: DE19863643073
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Ing Wessely
Original assignee: Phoenix AG
Current assignee: Phoenix AG
Priority date: 1986-12-17
Filing date: 1986-12-17
Publication date: 1988-06-30

Abstract

The invention relates to a pneumatic spring for supporting an oscillating body (for example wagon body of rail vehicles and/or motor vehicles or structural components thereof such as cabs and seats) on a base which has undercarriage, chassis, axle or bogey, comprising a hose-shaped bellows made of rubber or rubber-like plastic with reinforcement inlays, the said bellows being located in a support bearing, one end of the bellows being connected via a clamping ring to the support bearing and the other end being attached to a rolling contour, and the variable interior of the bellows being connected to a pressurised gas reservoir by a line. The central feature of this invention consisting in the fact that the reinforcement inlays consist of threads which are arranged in a single layer and in parallel in the axial direction of the bellows.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an air spring according to the preamble of claim 1.

Über Luftfedern ist unter den verschiedensten Gesichtspunkten bereits vielfach berichtet worden, wobei die DE-OS 29 04 522 und die DE-OS 29 05 791 hier als Stand der Technik stellverstretend genannt werden.Air springs is among the most varied Aspects have already been reported many times, whereby DE-OS 29 04 522 and DE-OS 29 05 791 here as Representative of the prior art.

Bei den bisher bekannten Luftfedern verlaufen die Fäden der Verstärkungseinlagen des Gummibalges unter einem Schrägwinkel in gekreuzter Anordnung. Außerdem sind die Fäden mehrlagig angeordnet. Damit sind nun folgende Probleme verbunden.In the previously known air springs, the threads run of the rubber bellows reinforcement under one Oblique angle in a crossed arrangement. Besides, they are Threads arranged in multiple layers. So now the following are Problems connected.

1) Since the bellows is in the working state with formation of loops the swinging movements of the supported mass following on the rolling contour, the Bellows wall constantly between the diameter of the Rolling piston and the outer, by the choice of Stabilizing angle of the insoles The diameter of the spring is reciprocated. Here significant deformations occur in the structure of the Deposits leading to signs of wear to lead.
2) Due to the deformation work on the bellows wall Energy consumed and as heat to the environment submitted. This is shown in the spring diagram the so-called hysteresis loop when passing through a full vibration. The one from the hysteresis loop circumscribed area is a measure of these losses.
3) If the dynamic spring detection with different Frequency (for vehicle application 1-20 Hz) measured, so air springs with crossed inlays show one significant hardening to higher frequencies and smaller ones Amplitudes. In unfavorable cases, kick "dynamic hardening" of 60%.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Luftfeder so weiter zu entwickeln, so daß die soeben erwähnten Probleme nicht in diesem Maße auftreten. Bezüglich Punkt 2 soll eine minimale Hystereseschleife auftreten und sich den Grenzwerten der reinen Gummiverformung nähern. Bezüglich Punkt 3 soll die dynamische Verhärtung auf weniger als 20%, im Idealfall auf ca. 10% minimiert werden. Diese Aufgabe wird gelöst durch das Kennzeichen des Anspruchs 1.The object of the invention is therefore the air spring to develop further, so that the just mentioned Problems do not occur to this extent. In terms of Point 2 is intended to be a minimal hysteresis loop occur and the limits of the pure Approach rubber deformation. Regarding point 3, the dynamic hardening to less than 20%, ideally can be minimized to approx. 10%. This task is solved by the characterizing part of claim 1.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 genannt.Embodiments of the invention are in the subclaims Called 2 and 3.

Die Erfindung wird nun anhand von vier Figuren beschrieben. Dabei zeigt The invention will now be described with reference to four figures. It shows

Fig. 1 einen schlauchförmigen Balg mit Verstärkungseinlagen und die Fig. 1 shows a tubular bellows with reinforcing inserts and the

Fig. 2, 2a und 3 die Luftfeder. Fig. 2, 2a and 3, the air spring.

Fig. 1 zeigt einen schlauchförmigen Balg (Axialbalg) (1) mit Verstärkungsfäden (2), die einlagig und parallel in Achsrichtung des Balges verlaufen. Fig. 1 shows a tubular bellows (axial bellows) ( 1 ) with reinforcing threads ( 2 ) which run in one layer and parallel in the axial direction of the bellows.

Nach Fig. 2 besteht die Luftfeder (3) aus einem Stützlager (4), aus einem Balg (5), der mit Hilfe des Einspannringes (6) fest mit der Sitzfläche (7) verbunden ist, und aus einer Abrollkontur (8), an der im Bereich (9) das andere Ende des Balges befestigt ist. Beim Abrollen des Balges (5) tritt eine Schlaufenbildung (10) ein. Die Luftzufuhr erfolgt über ein Ventil. Der einlagig mit axial orientierten Flächen angeordnete Festigkeitsträger (2) aus extrem dehnungsarmem Material bildet in der Beugelinie der Balgwand die neutrale Faser. Im Bereich der Schlaufe erfolgt die wechselnde Verformung allein im Elastomerwerkstoff. Da die so aufgebaute Balgwand dem Innendruck der Feder nur sehr geringen Widerstand entgegensetzt, würde der Balg sich beinahe kegelförmig ausformen und die Wand würde je nach verfügbarer Fadenlänge um mehr als 100% gedehnt. Daher ist es notwendig, eine Luftfeder mit axial angeordneten Festigkeitsträger am Außendurchmesser zu stützen. Dies erfolgt vornehmlich zylindrisch und auf der ganzen Länge des Federwegs. Eine solche Anordnung weist über den gesamten Federweg eine konstante Wirkfläche auf. Der Wirkdurchmesser liegt daher in der Flächenmitte zwischen äußerer Abstützung und Kolben. Die in dieser Anordnung erreichte Wirkfläche ist ein Maximum. According to FIG. 2, the air spring (3) of a support bearing (4), of a bellows (5) which is fixedly connected to the seat surface (7) with the aid of Einspannringes (6) and from a rolling contour (8), to which the other end of the bellows is attached in area ( 9 ). When the bellows ( 5 ) rolls off, a loop formation ( 10 ) occurs. The air is supplied via a valve. The reinforcement ( 2 ) made of extremely low-stretch material and arranged in one layer with axially oriented surfaces forms the neutral fiber in the flexion line of the bellows wall. In the area of the loop, the changing deformation occurs solely in the elastomer material. Since the bellows wall constructed in this way offers very little resistance to the internal pressure of the spring, the bellows would form an almost conical shape and the wall would be stretched by more than 100% depending on the available thread length. It is therefore necessary to support an air spring with axially arranged reinforcement bars on the outside diameter. This is primarily cylindrical and along the entire length of the travel. Such an arrangement has a constant effective area over the entire spring travel. The effective diameter is therefore in the middle of the surface between the outer support and the piston. The effective area achieved in this arrangement is a maximum.

Bei gleichen Abmessungen für Außendurchmesser und Kolbendurchmesser wird eine mit gekreuzten Lagen aufgebaute Luftfeder immer eine kleinere Wirkfläche aufweisen. Außerdem bietet der axial armierte Federbalg auch die Möglichkeit, durch Gestaltung der äußeren Stützkontur die Federcharakteristik zu beeinflussen.With the same dimensions for outer diameter and Piston diameter becomes one with crossed layers air spring always has a smaller effective area exhibit. In addition, the axially reinforced bellows offers also the possibility of designing the outer Support contour to influence the spring characteristic.

Ebenso kann es eine spezielle Einbausituation erfordern, daß beim Ausfedern über einen Teil des Weges die Schlaufe aus dem Stützlager austritt und sich frei ausformt. Dies ist in bestimmten Grenzen durchaus zulässig und wirkt sich auf die Kennlinie abflachend aus.It may also require a special installation situation that when you rebound over part of the way, the loop emerges from the support bearing and forms freely. This is entirely permissible within certain limits has a flattening effect on the characteristic.

Die Befestigung der Balgenden an den Beschlagteilen erfolgt mit nahtlosen Spannringen aus Rohrmaterial, die in einer Vorrichtung konzentrisch zusammengepreßt und bleibend verformt werden. Eine solche Verbindung ist nicht mehr lösbar. Ein Lösen führt zur Beschädigung oder Zerstörung der Balgwand. Die Anschlußdurchmesser können gleich groß oder unterschiedlich groß ausgeführt werden. Im letzeren Fall wird am Kolben der kleinere Spanndurchmesser gewählt, um das Überrollen zu erleichtern. Das Stützlager kann lose, jedoch konzentrisch an der oberen Einspannung angesetzt werden.The attachment of the bellows ends to the fittings is made with seamless clamping rings made of pipe material compressed concentrically in one device and be permanently deformed. Such a connection is no longer solvable. Loosening leads to damage or Destruction of the bellows wall. The connection diameter can are of the same size or different sizes. In the latter case, the smaller clamping diameter is on the piston chosen to make rolling over easier. The support camp can be loose, but concentric with the upper clamp be scheduled.

In einer anderen Ausführung kann bei entsprechender Wahl des Spanndurchmessers die Kante (11) des Stützlagers selbst für die Einspannung des Balgendes (12) herangezogen werden (Fig. 3). In another embodiment, the edge ( 11 ) of the support bearing itself can be used for the clamping of the bellows end ( 12 ) if the clamping diameter is chosen accordingly ( FIG. 3).

Die Anfertigung des Luftfederfederbalges erfolgt, bedingt durch die axiale Fadenlage, zylindrisch. Die Balgenden können je nach Fertigungsaufwand versiegelt oder offen (geschnitten) ausgeführt werden. Im letzteren Fall dürfen sie nicht in den Druckraum der Luftfeder hineinragen.The production of the air spring bellows takes place conditionally due to the axial thread position, cylindrical. The bellows can be sealed or open depending on the manufacturing effort (cut). In the latter case they must not protrude into the air spring pressure chamber.

Die Ausführung der Sitzfläche (7) nach Fig. 2a kann glatt oder mit eingestochenen Rillen (13) erfolgen.The execution of the seat surface ( 7 ) according to Fig. 2a can be smooth or with recessed grooves ( 13 ).

Im Hinblick auf die geringe Materialdichte der erfindungsgemäß aufgebauten Bälge sind die zur Gummioberfläche hin orientierten Stege (14) unbedingt abzuflachen.In view of the low material density of the bellows constructed according to the invention, the webs ( 14 ) oriented towards the rubber surface must be flattened.

Claims

1. Air spring for supporting a vibrating body (e.g. car body of rail vehicles and / or motor vehicles or components thereof, such as cabins and seats) on a foundation in the sense of chassis, chassis, axle or bogie, comprising a tubular bellows made of rubber or rubber-like plastic with reinforcement inlays, which is located in a support bearing, one end of the bellows is connected to the support bearing via a clamping ring and the other end is attached to a rolling contour and the variable interior of the bellows is connected to a compressed gas reservoir by a line , characterized in that the reinforcing inserts consist of threads ( 2 ) which are arranged in one layer and parallel in the axial direction of the bellows ( 1 ).

2. Air spring according to claim 1, characterized in that the reinforcing threads ( 2 ) made of polyester, polyamide (z. B. nylon) aramid, steel filaments or artificial silk.

3. Air spring according to claims 1 and 2, characterized in that the reinforcing threads ( 2 ) consist of the same or different materials.