DE4423601A1 - Luftfederrollbalg aus elastomerem Werkstoff - Google Patents
Luftfederrollbalg aus elastomerem WerkstoffInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Luftfederrollbalg aus
elastomerem Werkstoff mit einer in der Balgwand
eingebetteten, sich über die gesamte Balglänge erstreckende
Festigkeitsträgerlage aus gummierten Cordgewebelagen, deren
Cordfäden zur Balgumfangsrichtung geneigt angeordnet sind,
und der im Betriebszustand eine sich bei Federungsvorgängen
ändernde Rollfalte bildet.
Luftfederrollbälge haben sich z. B. als Fahrzeugfederungen,
insbesondere zur Abfederung der Radachsen von Lastkraft
wagen und Autobussen, in großem Umfang bewährt. Die
Rollbälge sind dabei an einem Ende an einem Abrollkolben
befestigt, der gewöhnlich aus Metall oder Kunststoff
gefertigt ist. Im Betriebszustand bewegt sich der Kolben
innerhalb des Rollbalges, der sich umstülpt und eine
Rollfalte bildet, die über der Außenfläche des Abrollkolbens
abrollt.
Die Festigkeitsträgerlage nimmt die durch den Überdruck in
dem Luftfederbalg entstehenden Kräfte auf. Die Cordgewebe
lage besteht bei Luftfederbälgen vorzugsweise aus
vollsynthetischen Fasern, wie z. B. Nylon. Aus den Textil
cordfäden wird das sogenannte Cordgewebe hergestellt, das
aus einer Vielzahl parallel nebeneinander liegender
Cordfäden in Kettrichtung besteht, die in größeren Abständen
von wenigen dünnen Fäden in Schußrichtung lose zusammen
gehalten werden. Diese Cordgewebelage wird mit einer
geeigneten Kautschukmischung, wie z. B. Polychloropren
mischung, gummiert und nach dem Schrägschneiden mit zwei,
vier oder sechs Lagen in den Luftfederbalg eingebaut, so daß
die Fäden kreuzweise liegen. Je nach Luftfedertyp bilden die
Textilcordfäden der beiden Cordgewebebahnen einen
symmetrischen Fadenwinkel von ca. 40 bis 80° zur Umfangs
richtung.
Cordgewebe kann nur in einer Richtung Kräfte übertragen.
Daher weist der Luftfederrollbalg eine symmetrische
Anordnung von Cordgewebelagen, d. h. zwei, vier oder sechs
sich kreuzende Gewebelagen auf. Die meisten Luftfedern für
Straßenfahrzeuge werden jedoch nur mit zwei sich kreuzenden
Gewebelagen hergestellt, um eine hohe Flexibilität der
Balgwand des Luftfederrollbalges zu erreichen.
Neuere Entwicklungen von Fahrzeugen und Fahrgestellen,
besonders im Pkw-Bereich, verlangen nach zunehmend kleineren
Luftfedertypen mit entsprechend ansteigenden Betriebs
drücken. Der zur Verfügung stehende Einbauraum ist im Pkw
gering. Die Luftfederollbälge können daher nur einen kleinen
Durchmesser aufweisen und weisen in der Abrollzone kleine
Biegeradien auf. Die kleinen Luftfederbälge erfordern daher
den Einsatz besonders hochwertiger Elastomermaterialien.
Die zweilagige Ausbildung der Festigkeitsträgerlage für
diese kleinen Luftfedertypen des Pkw-Bereichs ist nicht mehr
ausreichend, da die Luftfedern im Betrieb höhere Drücke
aushalten müssen, beispielsweise 10 bar und mehr. Um den
höheren Betriebsdrücken widerstehen zu können, wäre es an
sich denkbar, vier oder sechs Cordgewebelagen in der
Balgwand anzuordnen. Aufgrund der kleinen Bauweise des
Luftfederbalges muß die verstärkende Festigkeitsträgerlage
aber sehr dünn sein, da ein äußerst geringer Abrollradius
vorliegt und dickere Festigkeitsträgerlagen zu einer
Zerstörung der Luftfederbalgwand führen. Dieses wird darauf
zurückgeführt, daß bei einem beispielsweise vierlagigen
Festigkeitsträger die Fäden der innenliegenden
Cordgewebelage gestaucht und zerstört werden. Dieses führt
zu einer geringen Standfestigkeit des Luftfederrollbalges.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Luftfeder
rollbalg der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der
eine höhere Standzeit bei hohen Innendrücken und kleinen
Abrollradien in der Rollfalte aufweist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen
des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.
Die dreilagige Luftfeder hat vergrößerte Haftflächen zur
Übertragung der Fadenkräfte. Die beiden äußeren
Cordgewebelagen müssen in der Summe der Lagenfestigkeit der
mittleren Cordgewebelage entsprechen, um Verdrehungen des
Luftfederrollbalges zu verhindern. Die Dreilagenluftfeder
mit den unterschiedlichen Cordgewebelagen hat annähernd die
gleiche Biegesteifigkeit wie die Zweilagenluftfeder, aber
vorteilhafterweise 65% mehr Haftflächen. Dieses führt zu
einer Erhöhung der Lebensdauer des Luftfederrollbalges.
Die Ausbildung der mittleren Cordgewebelage führt dazu, daß
diese eine größere Zugkraft aufnehmen kann. Dieses kann
vorteilhafterweise über eine größere Querschnittsfläche der
Textilcordfäden oder über eine höhere Zugfestigkeit des
Fadenwerkstoffes erreicht werden. Dieses führt zu einer
insgesamt dünnen Festigkeitsträgerlage bei hoher
Zugfestigkeit, was die gewünschte Biegefähigkeit bei hoher
Lebensdauer des Luftfederrollbalges bewirkt.
Erreicht werden kann dies gemäß Anspruch 3 auch dadurch, daß
die Fadenanzahl der äußeren Cordgewebelagen geringer ist als
die Fadenanzahl der mittleren Cordgewebelage. Dadurch werden
die Fäden der mittleren Cordgewebelage dicht zueinander
eingestellt, während die Fadenteilung der Fäden der beiden
äußeren Cordgewebelagen lichter ausfällt.
Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungs
beispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 einen montierten Luftfederrollbalg im Halbschnitt,
Fig. 2 einen Teilausschnitt der Balgwand in vergrößerter
Darstellung gemäß Kreis II in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die drei Gewebe
lagen im aufgebrochenen Ausschnitt der Balgwand.
Der in der Fig. 1 gezeigte Luftfederrollbalg 11 ist an
seinem oberen Ende an einem Anschlußteil 12 dicht mit einem
radial verpreßten Spannring 13 befestigt. Das untere Ende
des als Schlauchrollbalg ausgebildeten Luftfederroll
balges 11 ist an einem Abrollkolben 14 befestigt und
umgestülpt, so daß eine Rollfalte 16 vorhanden ist, die sich
auf der Außenwand des Abrollkolbens 14 abstützt. Der Abroll
radius, d. h. der Biegeradius der Rollfalte 16 ist sehr eng.
Die Rollfalte 16 rollt beim Ein- und Ausfedern des Abroll
kolbens 14 über die Außenwand des Abrollkolbens 14 ab.
Die Balgwand 17 des Luftfederrollbalges 11 besteht aus einer
Innengummischicht 18 und einer Außengummischicht 19,
zwischen der drei gummierte Cordgewebelagen 21, 22 und 23
eingebettet sind. Diese Cordgewebelagen 21, 22, 23
erstrecken sich über die gesamte Länge des Luftfederroll
balges 11. Die Cordgewebelagen 21, 22, 23 werden in
Kerngummi eingebettet übereinanderliegend in den
Luftfederrollbalg 11 eingebaut. Zwischen jeweils zwei
Gewebelagen 21, 22, 23 entsteht so eine dünne Gummihaft
schicht 25. Damit sind in der Festigkeitsträgerlage zwei
Gummihaftschichten 25 vorhanden, was zu einer Erhöhung der
übertragbaren Kraft führt.
Die in der elastomeren Balgwand 17 eingebettete Festigkeits
trägerlage besteht aus den drei Cordgewebelagen 21, 22, 23.
Der Fadenwinkel des Cordgewebes liegt üblicherweise zwischen
40 und 80°. Die beiden äußeren Cordgewebelagen 21 und 23
haben die gleiche Fadenrichtung. Die von diesen beiden
Gewebelagen 21 und 23 eingeschlossene mittlere Gewebelage 22
hat einen entgegengesetzten Fadenwinkel, so daß sich die
Fäden dieser mittleren Lage mit den anderen beiden Lagen
kreuzen.
In der Fig. 2 wird deutlich, daß die Fäden der mittleren
Gewebelage 22 einen größeren Durchmesser aufweisen als die
Fäden der beiden anderen Gewebelagen 21 und 23. Die Fäden
der mittleren Gewebelage 22 bestehen auch aus Nylon, dessen
Reißkraft so groß ist, wie die Summe der Reißkräfte aus der
ersten und dritten Gewebelage 21, 23. Dabei wird die
Reißdehnung und der Verlauf der Dehnungskurven aller
Gewebelagen gleich gewählt, um eine Verdrehung des
Luftfederrollbalges im betrieblichen Einsatz zu vermeiden.
Durch die dritte zusätzliche Cordgewebelage 22 werden die
Haftflächen zum elastomeren Werkstoff vergrößert. Dadurch
erhöht sich die Belastbarkeit des Luftfederrollbalges, da
diese in erster Linie von der Belastbarkeit der zwischen den
Cordgewebelagen 21, 22, 23 befindlichen Haftflächen abhängig
ist.
Claims (3)
1. Luftfederrollbalg aus elastomerem Werkstoff mit einer
sich über die Balglänge erstreckenden Festigkeits
trägerlage aus gummierten Textilcordgewebelagen, deren
Cordfäden zur Balgumfangsrichtung geneigt angeordnet
sind, und der im Betriebszustand eine sich bei
Federungsvorgängen ändernde Rollfalte ausbildet,
gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- - die Festigkeitsträgerlage besteht aus drei übereinanderliegenden, gummierten Cordgewebe lagen (21, 22, 23),
- - die Fäden der mittleren Cordgewebelage (22) sind die Fäden der ersten und dritten Lage kreuzend angeordnet,
- - die mittlere Cordgewebelage (22) weist eine Festigkeit auf, die der Summe der Festigkeiten der ersten und dritten Lage entspricht.
2. Luftfederrollbalg nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Textilcordfäden der mittleren Cordgewebe
lage (22) einen größeren Querschnitt, insbesondere
einen größeren Durchmesser aufweisen als die
Textilcordfäden der ersten und dritten Cordgewebe
lagen (21, 23).
3. Luftfederrollbalg nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet,
daß die Fadenanzahl der Cordfäden der beiden äußeren
Cordgewebelagen (21, 23) geringer ist als die
Fadenanzahl der mittleren Cordgewebelage (22).
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