EP2673150A1 - Piston for an air spring - Google Patents

Piston for an air spring

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Publication number
EP2673150A1
EP2673150A1 EP12700995.9A EP12700995A EP2673150A1 EP 2673150 A1 EP2673150 A1 EP 2673150A1 EP 12700995 A EP12700995 A EP 12700995A EP 2673150 A1 EP2673150 A1 EP 2673150A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
air spring
shell
outer contour
air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12700995.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ulrich Orlamünder
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Teves AG and Co OHG filed Critical Continental Teves AG and Co OHG
Publication of EP2673150A1 publication Critical patent/EP2673150A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F9/00—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium
    • F16F9/02—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum
    • F16F9/04—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall
    • F16F9/05—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall the flexible wall being of the rolling diaphragm type
    • F16F9/057—Springs, vibration-dampers, shock-absorbers, or similarly-constructed movement-dampers using a fluid or the equivalent as damping medium using gas only or vacuum in a chamber with a flexible wall the flexible wall being of the rolling diaphragm type characterised by the piston
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/26—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs
    • B60G11/27—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs wherein the fluid is a gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G11/00—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs
    • B60G11/26—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs
    • B60G11/28—Resilient suspensions characterised by arrangement, location or kind of springs having fluid springs only, e.g. hydropneumatic springs characterised by means specially adapted for attaching the spring to axle or sprung part of the vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G17/00—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load
    • B60G17/02—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means
    • B60G17/04—Spring characteristics, e.g. mechanical springs and mechanical adjusting means fluid spring characteristics
    • B60G17/052—Pneumatic spring characteristics
    • B60G17/0521—Pneumatic spring characteristics the spring having a flexible wall
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2202/00—Indexing codes relating to the type of spring, damper or actuator
    • B60G2202/10—Type of spring
    • B60G2202/15—Fluid spring
    • B60G2202/152—Pneumatic spring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2206/00—Indexing codes related to the manufacturing of suspensions: constructional features, the materials used, procedures or tools
    • B60G2206/01—Constructional features of suspension elements, e.g. arms, dampers, springs
    • B60G2206/40—Constructional features of dampers and/or springs
    • B60G2206/42—Springs
    • B60G2206/424—Plunger or top retainer construction for bellows or rolling lobe type air springs
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60G—VEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2500/00—Indexing codes relating to the regulated action or device
    • B60G2500/20—Spring action or springs

Definitions

  • the invention relates to a piston for an air spring, an air spring with a piston and a removable shell for a piston.
  • the behavior of an air spring when subjected to a force is technically described by the air spring detection of the air spring.
  • the air spring detection depends on the size, shape and choice of material of the air spring bellows of the air spring and on the size and shape of the piston of the air spring.
  • DE 20 2005 006 027 Ul shows a piston of a motor vehicle air spring with buffer.
  • the present invention seeks to provide an improved piston for an air spring, an improved air spring and a replacement shell for a piston.
  • the change is determined, for example, the spring force with the spring travel, inter alia, by two structural sizes of the air spring, namely piston contour and volume.
  • piston contour and volume two structural sizes of the air spring, namely piston contour and volume.
  • the force decreases with increasing pressure, the force than per ⁇ domestic product of internal pressure and effective area.
  • one way of influencing the force increase during compression is the area to which the pressure acts.
  • the size of this surface now depends on the outer contour of the piston skirt, in particular ⁇ a piston with non-cylindrical contour a change in the effective area during compression and rebound be ⁇ works.
  • the outer contour thus the spring behavior of the air spring can be adjusted desired.
  • it is not necessary to replace the complete piston for the pneumatic spring, but it is sufficient to provide a base body of a piston, wherein the outer contour of this base body is variably variable.
  • the outer contour of the piston skirt that is, the base body via an alternating ⁇ cup changeable.
  • the piston has means for fixing a replacement shell, wherein the outer contour is variable by the fixation of the exchange shell on the piston.
  • the replacement shell thus forms a kind of "adapter", which can be placed on the base body, thus defining a new outer contour of the piston skirt.
  • the piston is designed to receive the replaceable shell by sliding it onto the piston skirt. This could in particular have the advantage of a simple mechanical assembly of the resulting air spring.
  • the means for fixing latching means Compared to at ⁇ example, a screw could also result in a simplified mechanical assembly of the air spring.
  • the piston is air-tightly connectable together with the interchangeable shell with an air spring bellows.
  • the piston can be connected to the replacement shell with the air spring bellows via a clamping ring.
  • the piston may have a sealing cone, wherein the sealing cone is adapted to allow the airtight connection of the piston with the interchangeable shell and the air spring bellows on the clamping ring.
  • the clamping ring could an elegant way bie ⁇ th to produce the air-tight connection between the air bag, piston and exchange shell, regardless of the actual shape of the removable shell itself.
  • the piston is airtight connectable together with the interchangeable shell by pressing the clamping ring on the interchangeable shell and thereby pressing the interchangeable shell on the air bag with the air bag.
  • the air spring bellows between the main body of the piston and the interchangeable shell is thus fixed without a di ⁇ direct mechanical stress of the air spring bellows must be feared by the clamping ring.
  • the clamping ring thus does not cut into the mechanically more flexible bellows and thus weakens it. This allows in particular a large-scale clamping of the air spring bellows between piston body ⁇ body and exchange shell.
  • the outer contour can be changed by mechanically removing the outer contour of the piston skirt.
  • the outer contour of the piston skirt can also be changed in that the piston skirt is deformed either mechanically from the inside or that the piston skirt has mechanical elements, wel ⁇ che can be moved mechanically outward.
  • the latter is realized for example on the use entspre ⁇ chender engines such as piezo motors.
  • a mechanical deformation of the piston skirt would be possible by means of a pressure change within the piston, which could be realized, for example, via pneumatic elements which bring about a targeted pressure action on the piston skirt.
  • the invention relates to an air spring with a piston as described above. In a further aspect, the invention relates to a change ⁇ shell for a piston described above.
  • FIG. 2 shows various forms of piston for an air spring
  • Figure 3 shows a piston with body and exchange shell.
  • FIG. 1 shows an air spring 100 with a piston 118 and an air bellows 102.
  • the air bellows 102 is connected to the piston 118 airtight in the area 110.
  • the area 110 is the upper area of the piston 118, wherein the upper area 118 is limited, for example, by a clamping plate 106.
  • the piston 118 is movable in the direction 112 in the interior 116 of the bellows 102.
  • the air bellows is connected with its conical plate 104 as a connecting part with the load to be absorbed, wherein the tube formed by the air spring bellows 102 is closed at the top by the plate 104.
  • the piston 118 closes the air bellows 102 down.
  • the air bellows 102 is usually a hose-like component made of elastomeric material.
  • the piston 118 has on its underside 114 a possibility, for example, when used in a vehicle connected to a vehicle axle.
  • FIG. 1 This allows the overall in Figure 1 showed piston 100 in a vehicle such as an automobile or a railway vehicle used so ⁇ that the plate 104 is connected to the vehicle body, and the bottom 114 with the axis of the vehicle.
  • the piston 118 has an outer contour 120. When the piston 118 is pushed into the air bellows, the outer contour 120 defines the area which is effective in this so-called “compression” and acts on the pressure in the inner space 116 of the air spring 100.
  • the inner space 116 is filled with a gas.
  • FIG. 2 shows various forms of piston 118 which can be pushed into an air bellows 102.
  • the piston 118 shown on the left side of Figure 2 has a frusto-conical shape, wherein the diameter of the
  • the piston 118 shown in the middle in FIG. 2 has a purely cylindrical contour, whereas in the embodiment shown on the right-hand side of FIG. 2, the outer contour of the piston skirt of the piston 118 again in turn has a frusto-conical shape.
  • the diameter of the cylinder-shaped mold increases in the direction of the cone plate 104.
  • FIG. 3 a cross-sectional view of a piston 118 is shown in FIG. 3, this piston 118 having a base body with a piston skirt with outer contour 120.
  • a removable shell 300 is arranged on the outer contour 120 of the piston skirt.
  • this exchange shell is firmly fixed to the piston 118. This is in ⁇ play as possible using latching connections, for example, the change of shell is placed snaps 300 on the piston skirt. It is also possible, in addition or as an alternative, to postpone the exchangeable cup 300 onto the piston skirt from above or from below.
  • While the original piston skirt 120 is cylindrical in contour Wesentli ⁇ surfaces, resulting from the change Ver ⁇ this outer contour by means of the change of a tray 300, in turn, frustoconical or conical shape.
  • the outer diameter of the Piston 118 due to the exchange shell 300 upwards over a certain range, and then continuously decrease again.
  • the change in the outer contour of the piston skirt via the exchange shell 300 results in a change in the air spring detection of the air spring.
  • the piston, the replaceable shell 300 and the air bellows 102 are fixed to each other in the area 110, that is, in the region of the clamping plate 106 via a clamping ring with each other. This results in an air-tight connection of pistons, change ⁇ shell and air bellows.
  • the piston 118 preferably has a cone in the region 110, in which the exchange shell 300 is pressed onto the air spring bellows 102 by means of the clamping ring (not shown in detail in FIG. 3). This results in a total of pressing the air spring bellows 102 on the region of the cone in the area 110.
  • the main body of the piston defined in Figure 3, by the combination of piston 118 with outer contour 120, the piston on the exchange shell 300th individually adapted to the particular car, for example, according to the connection specifications of the respective customer.
  • the exchange shell is also secured in addition to a fixation on the piston 118 against noise.
  • the interchangeable shell extends up to the area of the lower attachment 114 and is fixed there, possibly together with fastening means for fixing the piston 118 to a vehicle axle.
  • the replaceable cup 300 by appropriate replacement, allows a great variability in a pre-defined range that differs from application to application. This means, for example, a fast adaptability of the spring rate over the contour of the shell.
  • metallic or non-metallic plastic body can be used for the main body 118 metallic or non-metallic plastic body.
  • plastic is the first choice, since it can be produced in a simple and variable manner in an injection molding process. As a result, a high variety of products can be realized in a cost effective manner.
  • Al ⁇ lerdings could be used here also exchangeable shell 300 made of metal, but here must be taken into account that they must be secured against flaps and other noise developments.
  • the change in the outer contour of the skirt by a mechanical demolding of the Au ⁇ .kontur 120 may be provided in the interior of the piston 118 a mechanism 120 dynamically suppressed which parts of the outer contour reversibly to the outside.
  • This can be realized piezoelectrically as well as pneumatically.
  • Other types of mechanical drives are possible here.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a piston for an air spring, wherein the piston has a piston skirt, wherein the outer contour of the piston skirt can be variably changed in order to vary an air spring characteristic of the air spring.

Description

Kolben für eine Luftfeder Piston for an air spring
Die Erfindung betrifft einen Kolben für eine Luftfeder, eine Luftfeder mit einem Kolben sowie eine Wechselschale für einen Kolben . The invention relates to a piston for an air spring, an air spring with a piston and a removable shell for a piston.
Federn sind in der Lage, Arbeit auf einem relativ großen Weg aufzunehmen, um diese ganz oder teilweise als Formänderungs¬ energie zu speichern. Hierbei wird zwischen Formfederung und Volumenfederung unterschieden. Bei der Formfederung wird der Werkstoff der Feder selbstelastisch verformt und nimmt dabei Energie auf, wohingegen bei der Volumenfederung die Federwirkung auf Volumen und damit auf Druckänderung des federnden Mediums beruht. Die bekanntesten Federnarten, die auf dem Prinzip der Volumenfederung beruhen, sind Gasfedern und Luftfedern. Hierbei wird als federndes Medium insbesondere Luft oder Stickstoff verwendet, welches von einem Behältnis eingeschlos¬ sen wird, wobei durch von außen einwirkende Kräfte dieses Gas komprimiert wird. Dadurch ergibt sich eine Volumenänderung, wobei die zur Volumenänderung notwendige Wegstrecke und Kraft der Kompression des Gases von verschiedenen Faktoren abhängig ist . Das Verhalten einer Luftfeder bei Beaufschlagung mit einer Kraft wird technisch durch die Luftfederkennung der Luftfeder beschrieben. Die Luftfederkennung hängt dabei von Größe, Form und Materialwahl des Luft federbalgs der Luftfeder als auch von der Größe und Form des Kolbens der Luftfeder ab. Springs are able to resume work on a relatively large way to save all or part of the Deformation ¬ energy. Here, a distinction is made between molded suspension and volume suspension. In the form of suspension, the material of the spring is deformed self-elastic and thereby absorbs energy, whereas in the volume suspension, the spring action on volume and thus based on pressure change of the resilient medium. The best known types of springs based on the principle of volume suspension are gas springs and air springs. In this case, in particular air or nitrogen is used as a resilient medium, which is enclosed by a container ¬ sen, which is compressed by externally acting forces of this gas. This results in a change in volume, whereby the distance necessary for the volume change and the force of the compression of the gas depend on various factors. The behavior of an air spring when subjected to a force is technically described by the air spring detection of the air spring. The air spring detection depends on the size, shape and choice of material of the air spring bellows of the air spring and on the size and shape of the piston of the air spring.
Beispielsweise zeigt die DE 20 2005 006 027 Ul einen Kolben einer Kraft fahrzeug-Luft feder mit Puffer. Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Kolben für eine Luftfeder, eine verbesserte Luftfeder und eine Wechselschale für einen Kolben bereitzustellen. For example, DE 20 2005 006 027 Ul shows a piston of a motor vehicle air spring with buffer. In contrast, the present invention seeks to provide an improved piston for an air spring, an improved air spring and a replacement shell for a piston.
Die der Erfindung zugrunde liegenden Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. The objects underlying the invention are achieved by the features of the independent claims. Preferred embodiments of the invention are indicated in the dependent claims.
Es wird ein Kolben für eine Luftfeder aufgegeben, wobei der Kolben einen Kolbenmantel aufweist, wobei die Außenkontur des Kolbenmantels zur Veränderung einer Luftfederkennung der Luftfeder variabel veränderbar ist. It is abandoned a piston for an air spring, wherein the piston has a piston skirt, wherein the outer contour of the piston skirt for changing a Luftfederkennung the air spring is variably variable.
Aus führungs formen der Erfindung haben den Vorteil, dass die Luftfederkennung über die Konturierung des Luft federkolbens selbst realisiert werden kann. Dabei ist die Kontur nicht vollständig fest im Kolben selbst installiert, sondern die Kontur des Kolbenmantels kann verändert werden, wobei aufgrund dieser Veränderung der Außenkontur des Kolbenmantels ebenfalls die Luftfederkennung der Luftfeder in gewünschter Weise veränderbar ist. Damit wäre es beispielsweise möglich, mit einem universellen Satz von Kolben und Luftfederbalg die Luftfederkennung der r sultierenden Luftfeder flexibel auf entsprechende Kundenwünsche einzustellen. Hierzu wird lediglich die Außenkontur des Kolbenmantels variabel verändert, sodass die resultierende Luftfederkennung der Luftfeder den Kundenwünschen entspricht From embodiments of the invention have the advantage that the air spring detection via the contouring of the air spring piston itself can be realized. The contour is not completely fixedly installed in the piston itself, but the contour of the piston skirt can be changed, due to this change in the outer contour of the piston skirt also the air spring detection of the air spring is changed in the desired manner. Thus, it would be possible, for example, with a universal set of pistons and air spring bellows the air spring detection of r sultierenden air spring flexibly adjust to customer requirements. For this purpose, only the outer contour of the piston skirt is varied variably, so that the resulting air spring detection of the air spring corresponds to customer requirements
Bei einer Luftfeder wird die Änderung zum Beispiel der Federkraft mit dem Federweg unter anderem durch zwei konstruktive Größen der Luftfeder bestimmt, nämlich Kolbenkontur und Volumen. Dabei nimmt mit steigendem Druck die Kraft als das Pro¬ dukt aus Innendruck und wirksamer Fläche zu. Damit ist eine Möglichkeit der Beeinflussung des Kraftanstiegs beim Einfedern die Fläche, auf die der Druck wirkt. Die Größe dieser Fläche hängt nun von der Außenkontur des Kolbenmantels ab, wobei ins¬ besondere ein Kolben mit nicht-zylindrischer Kontur eine Änderung der wirksamen Fläche während des Ein- und Ausfederns be¬ wirkt. Durch Veränderung dieser Außenkontur kann somit das Federverhalten der Luftfeder gewünscht eingestellt werden. Hier- zu muss gemäß der vorliegenden Erfindung nicht der komplette Kolben für die Luftfeder ausgetauscht werden, sondern es genügt, einen Grundkörper eines Kolbens bereitzustellen, wobei die Außenkontur dieses Grundkörpers variabel veränderbar ist. In an air spring, the change is determined, for example, the spring force with the spring travel, inter alia, by two structural sizes of the air spring, namely piston contour and volume. Here decreases with increasing pressure, the force than per ¬ domestic product of internal pressure and effective area. Thus, one way of influencing the force increase during compression is the area to which the pressure acts. The size of this surface now depends on the outer contour of the piston skirt, in particular ¬ a piston with non-cylindrical contour a change in the effective area during compression and rebound be ¬ works. By changing this outer contour thus the spring behavior of the air spring can be adjusted desired. For this purpose, according to the present invention, it is not necessary to replace the complete piston for the pneumatic spring, but it is sufficient to provide a base body of a piston, wherein the outer contour of this base body is variably variable.
Nach einer Aus führungs form der Erfindung ist die Außenkontur des Kolbenmantels, d.h. des Grundkörpers über eine Wechsel¬ schale veränderbar. Beispielsweise weist der Kolben Mittel zur Fixierung einer Wechselschale auf, wobei die Außenkontur durch die Fixierung der Wechselschale am Kolben veränderbar ist. Die Wechselschale bildet damit eine Art „Adapter", welche auf den Grundkörper aufgesetzt werden kann, um somit eine neue Außenkontur des Kolbenmantels zu definieren. Damit könnte es möglich sein, mit der Bereitstellung eines Grundkörpers eines Kolbens in finanziell günstiger Weise eine Vielzahl unterschiedlicher Luftfederkennungen einer Luftfeder variabel zu realisieren, indem lediglich eine geeignete Wechselschale auf dem Grundkörper aufgesetzt wird. According to one disclosed embodiment of the invention, the outer contour of the piston skirt, that is, the base body via an alternating ¬ cup changeable. For example, the piston has means for fixing a replacement shell, wherein the outer contour is variable by the fixation of the exchange shell on the piston. The replacement shell thus forms a kind of "adapter", which can be placed on the base body, thus defining a new outer contour of the piston skirt. Thus, it could be possible to variably realize a plurality of different air spring detections of an air spring with the provision of a main body of a piston in a financially favorable manner by merely fitting a suitable exchange shell on the base body.
Nach einer Aus führungs form der Erfindung ist der Kolben dazu ausgebildet, die Wechselschale durch Aufschieben auf den Kol- benmantel aufzunehmen. Dies könnte insbesondere den Vorteil eines einfachen mechanischen Zusammenbaus der resultierenden Luftfeder haben. According to one embodiment of the invention, the piston is designed to receive the replaceable shell by sliding it onto the piston skirt. This could in particular have the advantage of a simple mechanical assembly of the resulting air spring.
Nach einer weiteren Aus führungs form der Erfindung weisen die Mittel zur Fixierung Rastmittel auf. Im Vergleich zu bei¬ spielsweise einer Schraubverbindung könnte sich auch hierdurch eine vereinfachte mechanische Montage der Luftfeder ergeben. According to another embodiment of the invention, the means for fixing latching means. Compared to at ¬ example, a screw could also result in a simplified mechanical assembly of the air spring.
Nach einer weiteren Aus führungs form der Erfindung ist der Kol- ben zusammen mit der Wechselschale mit einem Luftfederbalg luftdicht verbindbar. Zum Beispiel ist der Kolben mit der Wechselschale mit dem Luftfederbalg über einen Spannring verbindbar. Hierzu kann zum Beispiel der Kolben einen Dichtkonus aufweisen, wobei der Dichtkonus dazu ausgebildet ist, die luftdichte Verbindung des Kolbens mit der Wechselschale und dem Luftfederbalg über dem Spannring zu ermöglichen. According to a further embodiment of the invention, the piston is air-tightly connectable together with the interchangeable shell with an air spring bellows. For example, the piston can be connected to the replacement shell with the air spring bellows via a clamping ring. For this purpose, for example, the piston may have a sealing cone, wherein the sealing cone is adapted to allow the airtight connection of the piston with the interchangeable shell and the air spring bellows on the clamping ring.
Insgesamt könnte der Spannring eine elegante Möglichkeit bie¬ ten, die luftdichte Verbindung zwischen Luftfederbalg, Kolben und Wechselschale herzustellen, unabhängig von der eigentlichen Form der Wechselschale selbst. Nach einer Aus führungs form der Erfindung ist der Kolben zusammen mit der Wechselschale durch Aufpressen des Spannrings auf die Wechselschale und dadurch Aufpressen der Wechselschale auf den Luftfederbalg mit dem Luftfederbalg luftdicht verbindbar. Dadurch wird also der Luftfederbalg zwischen dem Grundkörper des Kolbens und der Wechselschale fixiert, ohne dass eine di¬ rekte mechanische Beanspruchung des Luftfederbalgs durch den Spannring befürchtet werden muss. Der Spannring schneidet also nicht in den mechanisch flexibleren Luftfederbalg hinein und schwächt diesen dadurch. Dies ermöglicht insbesondere auch ein großflächiges Klemmen des Luftfederbalgs zwischen Kolbengrund¬ körper und Wechselschale. Overall, the clamping ring could an elegant way bie ¬ th to produce the air-tight connection between the air bag, piston and exchange shell, regardless of the actual shape of the removable shell itself. According to one embodiment of the invention, the piston is airtight connectable together with the interchangeable shell by pressing the clamping ring on the interchangeable shell and thereby pressing the interchangeable shell on the air bag with the air bag. As a result, the air spring bellows between the main body of the piston and the interchangeable shell is thus fixed without a di ¬ direct mechanical stress of the air spring bellows must be feared by the clamping ring. The clamping ring thus does not cut into the mechanically more flexible bellows and thus weakens it. This allows in particular a large-scale clamping of the air spring bellows between piston body ¬ body and exchange shell.
Nach einer weiteren Aus führungs form der Erfindung ist die Au- ßenkontur durch ein mechanisches Entformen der Außenkontur des Kolbenmantels veränderbar. Alternativ oder zusätzlich also zur Verwendung einer Wechselschale kann die Außenkontur des Kolbenmantels auch dadurch verändert werden, dass der Kolbenmantel entweder mechanisch von innen heraus deformiert wird oder aber dass der Kolbenmantel mechanische Elemente aufweist, wel¬ che mechanisch nach außen verfahren werden können. Letzteres ist beispielsweise realisierbar über die Verwendung entspre¬ chender Motoren, wie beispielsweise Piezomotoren . Eine mechanische Deformation des Kolbenmantels wäre über eine Druckver- änderung innerhalb des Kolbens möglich, realisierbar beispielsweise über pneumatische Elemente, welche eine gezielte Druckeinwirkung auf den Kolbenmantel bewirken. According to a further embodiment of the invention, the outer contour can be changed by mechanically removing the outer contour of the piston skirt. Alternatively or additionally, therefore, to use a replaceable shell, the outer contour of the piston skirt can also be changed in that the piston skirt is deformed either mechanically from the inside or that the piston skirt has mechanical elements, wel ¬ che can be moved mechanically outward. The latter is realized for example on the use entspre ¬ chender engines such as piezo motors. A mechanical deformation of the piston skirt would be possible by means of a pressure change within the piston, which could be realized, for example, via pneumatic elements which bring about a targeted pressure action on the piston skirt.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Luftfeder mit einem Kolben, wie oben beschrieben. In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Wechsel¬ schale für einen obig beschriebenen Kolben. In a further aspect, the invention relates to an air spring with a piston as described above. In a further aspect, the invention relates to a change ¬ shell for a piston described above.
Im Folgenden werden bevorzugte Aus führungs formen der Erfindung anhand der folgenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: In the following preferred embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the following drawings. Show it:
Figur 1 eine Luftfeder in einer Querschnittansicht, 1 shows an air spring in a cross-sectional view,
Figur 2 verschiedene Formen von Kolben für eine Luftfeder, FIG. 2 shows various forms of piston for an air spring,
Figur 3 einen Kolben mit Grundkörper und Wechselschale. Figure 3 shows a piston with body and exchange shell.
Im Folgenden werden einander ähnliche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Hereinafter, similar elements will be denoted by the same reference numerals.
Die Figur 1 zeigt eine Luftfeder 100 mit einem Kolben 118 und einem Luft federbalg 102. Der Luft federbalg 102 ist mit dem Kolben 118 luftdicht im Bereich 110 verbunden. Der Bereich 110 ist dabei der obere Bereich des Kolbens 118, wobei der obere Bereich 118 beispielsweise durch einen Klemmteller 106 begrenzt wird. 1 shows an air spring 100 with a piston 118 and an air bellows 102. The air bellows 102 is connected to the piston 118 airtight in the area 110. The area 110 is the upper area of the piston 118, wherein the upper area 118 is limited, for example, by a clamping plate 106.
Der Kolben 118 ist in Richtung 112 im Inneren 116 des Luftfederbalgs 102 beweglich. Hierzu ist der Luft federbalg mit sei- ner Konusplatte 104 als Verbindungsteil mit der abzufedernden Last verbunden, wobei durch die Platte 104 der durch den Luftfederbalg 102 gebildete Schlauch nach oben hin verschlossen wird . Der Kolben 118 verschließt hingegen den Luft federbalg 102 nach unten. Bei dem Luft federbalg 102 handelt es sich üblicherweise um ein schlauchartiges Bauteil aus elastomerem Werkstoff. Der Kolben 118 weist an seiner Unterseite 114 eine Möglichkeit auf, beispielsweise bei Einsatz in einem Fahrzeug mit einer Fahrzeugachse verbunden werden. Damit kann der in Figur 1 ge- zeigte Kolben 100 in einem Fahrzeug, wie beispielsweise einem Kraftfahrzeug oder einem Schienenfahrzeug so eingesetzt wer¬ den, dass die Platte 104 mit der Fahrzeugkarosserie verbunden wird, und die Unterseite 114 mit der Achse des Fahrzeugs. Der Kolben 118 weist eine Außenkontur 120 auf. Beim Einschieben des Kolbens 118 in den Luft federbalg definiert dabei die Außenkontur 120 die bei diesem sogenannten „Einfedern" wirksame Fläche, auf die der Druck im Innenraum 116 der Luftfeder 100 wirkt. Der Innenraum 116 ist dabei mit einem Gas ausge- füllt. The piston 118 is movable in the direction 112 in the interior 116 of the bellows 102. For this purpose, the air bellows is connected with its conical plate 104 as a connecting part with the load to be absorbed, wherein the tube formed by the air spring bellows 102 is closed at the top by the plate 104. The piston 118, however, closes the air bellows 102 down. The air bellows 102 is usually a hose-like component made of elastomeric material. The piston 118 has on its underside 114 a possibility, for example, when used in a vehicle connected to a vehicle axle. This allows the overall in Figure 1 showed piston 100 in a vehicle such as an automobile or a railway vehicle used so ¬ that the plate 104 is connected to the vehicle body, and the bottom 114 with the axis of the vehicle. The piston 118 has an outer contour 120. When the piston 118 is pushed into the air bellows, the outer contour 120 defines the area which is effective in this so-called "compression" and acts on the pressure in the inner space 116 of the air spring 100. The inner space 116 is filled with a gas.
Die Figur 2 zeigt verschiedene Formen von Kolben 118, die in einen Luft federbalg 102 eingeschoben werden können. Der auf der linken Seite der Figur 2 gezeigte Kolben 118 weist eine kegelstumpfförmige Form auf, wobei sich der Durchmesser derFIG. 2 shows various forms of piston 118 which can be pushed into an air bellows 102. The piston 118 shown on the left side of Figure 2 has a frusto-conical shape, wherein the diameter of the
Form in Richtung der Konusplatte 104 verjüngt. Beim Einschie¬ ben des Kolbens 118 in den Luft federbalg 102 nimmt dabei kon¬ tinuierlich die Fläche zu, auf die der Druck wirkt. Beim Aus¬ federn, das heißt beim Herausfahren des Kolbens 118 aus dem Luft federbalg 102, nimmt hingegen die wirksame Fläche wiederum kontinuierlich ab. Dadurch ergibt sich insgesamt eine charakteristische Luftfederkennung dieser Luftfeder. Form tapered in the direction of the cone plate 104. When Einschie ¬ ben of the piston 118 in the air spring bellows 102 takes on kon ¬ continuously the surface to be, on which the pressure acts. When feathers ¬ out , that is, when retracting the piston 118 from the air bellows 102, however, the effective area in turn decreases continuously. This results in a total of a characteristic Luftfederkennung this air spring.
In der in Figur 2 in der Mitte gezeigten Variante des Kolbens 118 weist dieser eine rein zylindrische Kontur auf, wohingegen in der auf der rechten Seite der Figur 2 gezeigten Ausführungsform die Außenkontur des Kolbenmantels des Kolbens 118 ebenfalls wiederum eine zylinderstumpfförmige Form aufweist. Allerdings vergrößert sich der Durchmesser der zylinderstumpf- förmigen Form hin in Richtung zur Konusplatte 104. In the variant of the piston 118 shown in the middle in FIG. 2, the latter has a purely cylindrical contour, whereas in the embodiment shown on the right-hand side of FIG. 2, the outer contour of the piston skirt of the piston 118 again in turn has a frusto-conical shape. However, the diameter of the cylinder-shaped mold increases in the direction of the cone plate 104.
Vergleicht man unmittelbar die mittlere Aus führungs form und die rechte Aus führungs form in Figur 2 miteinander, so wird klar, dass beim Einfedern des Kolbens 118 der rechten Ausführungsform die resultierende Änderung der wirksamen Fläche, auf die der Druck wirkt, während des Einfederwegs wesentlich ge¬ ringer verändert wird, als dies der Fall ist bei der rein zy¬ lindrischen Kontur (Figur 2) . Die Aus führungs form auf der linken Seite der Figur 2 zeigt die größte Möglichkeit zur Beein¬ flussung des Krafteinstiegs beim Einfedern, da hier mit dem Einfedern die Fläche, auf die der Druck wirkt, stark zunimmt. Comparing directly the middle embodiment and the right embodiment in FIG. 2, it will be appreciated that upon compression of the piston 118 of the right embodiment, the resulting change in the effective area on which the pressure acts during the compression travel is substantially ¬ ringer is changed, as is the case with the purely zy ¬- cylindrical contour (Figure 2). The disclosed embodiment on the left side of Figure 2 shows the greatest opportunity to Impress ¬ flussung of force entry during compression, since increases greatly with the compression, the surface on which the pressure acts.
Um nun diese Außenkontur des Kolbenmantels zu realisieren, ist in Figur 3 eine Querschnittansicht eines Kolbens 118 gezeigt, wobei dieser Kolben 118 einen Grundkörper mit einem Kolbenmantel mit Außenkontur 120 aufweist. An der Außenkontur 120 des Kolbenmantels ist eine Wechselschale 300 angeordnet. Dabei ist diese Wechselschale fest am Kolben 118 fixiert. Dies ist bei¬ spielsweise möglich unter Verwendung von Rastverbindungen, indem beispielsweise die Wechselschale 300 auf den Kolbenmantel aufgeknipst wird. Möglich ist es auch, zusätzlich oder alternativ die Wechselschale 300 auf den Kolbenmantel von oben oder von unten aufzuschieben. In order to realize this outer contour of the piston skirt, a cross-sectional view of a piston 118 is shown in FIG. 3, this piston 118 having a base body with a piston skirt with outer contour 120. On the outer contour 120 of the piston skirt a removable shell 300 is arranged. In this case, this exchange shell is firmly fixed to the piston 118. This is in ¬ play as possible using latching connections, for example, the change of shell is placed snaps 300 on the piston skirt. It is also possible, in addition or as an alternative, to postpone the exchangeable cup 300 onto the piston skirt from above or from below.
Während der ursprüngliche Kolbenmantel 120 eine im Wesentli¬ chen zylindrische Kontur aufweist, ergibt sich durch das Ver¬ ändern dieser Außenkontur mittels der Wechselschale 300 eine wiederum kegelstumpfförmige oder konische Form. In der in Figur 3 gezeigten Aus führungs form nimmt der Außendurchmesser des Kolbens 118 aufgrund der Wechselschale 300 nach oben hin über einen gewissen Bereich zu, um daraufhin wieder kontinuierlich abzunehmen. Insgesamt ergibt sich durch die Veränderung der Außenkontur des Kolbenmantels über die Wechselschale 300 eine Veränderung der Luftfederkennung der Luftfeder. While the original piston skirt 120 is cylindrical in contour Wesentli ¬ surfaces, resulting from the change Ver ¬ this outer contour by means of the change of a tray 300, in turn, frustoconical or conical shape. In the embodiment shown in Figure 3, the outer diameter of the Piston 118 due to the exchange shell 300 upwards over a certain range, and then continuously decrease again. Overall, the change in the outer contour of the piston skirt via the exchange shell 300 results in a change in the air spring detection of the air spring.
Der Kolben, die Wechselschale 300 und der Luft federbalg 102 sind miteinander im Bereich 110, das heißt im Bereich des Klemmtellers 106 über einen Spannring miteinander fixiert. So ergibt sich eine luftdichte Verbindung von Kolben, Wechsel¬ schale und Luft federbalg . The piston, the replaceable shell 300 and the air bellows 102 are fixed to each other in the area 110, that is, in the region of the clamping plate 106 via a clamping ring with each other. This results in an air-tight connection of pistons, change ¬ shell and air bellows.
Vorzugsweise weist hierzu der Kolben 118 im Bereich 110 einen Konus auf, in welchem die Wechselschale 300 auf den Luftfeder- balg 102 durch den in Figur 3 nicht näher gezeigten Spannring aufgepresst wird. Dadurch ergibt sich insgesamt ein Aufpressen des Luft federbalgs 102 auf den Bereich des Konuses im Bereich 110. Damit ist es möglich, den Grundkörper des Kolbens, definiert in Figur 3, durch die Kombination von Kolben 118 mit Außenkontur 120, den Kolben über die Wechselschale 300 individuell an beispielsweise das jeweilige Auto entsprechend Anbindungsvor- gaben des jeweiligen Kunden anzupassen. Vorzugsweise wird die Wechselschale neben einer Fixierung am Kolben 118 auch noch zusätzlich gegen Geräuschentwicklung gesichert. Hierzu kann neben einem weiteren Spannring im unteren Bereich der Wechselschale auch ein Einsetzen der Wechselschale in eine For this purpose, the piston 118 preferably has a cone in the region 110, in which the exchange shell 300 is pressed onto the air spring bellows 102 by means of the clamping ring (not shown in detail in FIG. 3). This results in a total of pressing the air spring bellows 102 on the region of the cone in the area 110. This makes it possible, the main body of the piston, defined in Figure 3, by the combination of piston 118 with outer contour 120, the piston on the exchange shell 300th individually adapted to the particular car, for example, according to the connection specifications of the respective customer. Preferably, the exchange shell is also secured in addition to a fixation on the piston 118 against noise. For this purpose, in addition to another clamping ring in the lower part of the interchangeable shell and a replacement of the interchangeable shell in a
gegenstückige Aussparung im unteren Bereich der Wechselschale dienen, sodass die Wechselschale 300 in ihrem unteren Bereich 302 am Kolben 118 festgeklemmt wird. Möglich ist auch, dass sich die Wechselschale bis m den Be¬ reich der unteren Befestigung 114 erstreckt und dort - gegebenenfalls zusammen mit Befestigungsmittel zur Fixierung des Kolbens 118 an einer Fahrzeugachse - fixiert wird. serve gegenstückige recess in the lower region of the exchange shell, so that the exchange shell 300 is clamped in its lower portion 302 on the piston 118. It is also possible that the interchangeable shell extends up to the area of the lower attachment 114 and is fixed there, possibly together with fastening means for fixing the piston 118 to a vehicle axle.
Die Wechselschale 300 lässt durch entsprechenden Austausch eine große Variabilität in einem vorher zu definierenden Bereich, der von Anwendung zu Anwendung verschieden ist, zu. Dies bedeutet zum Beispiel eine schnelle Anpassungsfähigkeit der Federrate über die Kontur der Schale. The replaceable cup 300, by appropriate replacement, allows a great variability in a pre-defined range that differs from application to application. This means, for example, a fast adaptability of the spring rate over the contour of the shell.
Hierbei können für den Grundkörper 118 metallische oder nichtmetallische Kunststoff-Grundkörper zum Einsatz kommen. Bei der Wechselschale 300 bietet sich Kunststoff als erste Wahl an, da diese in einfacher und variabler Weise in einem Spritzgussverfahren hergestellt werden kann. Dadurch kann eine hohe Produktvielfalt in kostengünstiger Weise realisiert werden. Al¬ lerdings könnte hier auch Wechselschale 300 aus Metall zum Einsatz kommen, wobei hier jedoch berücksichtigt werden muss, dass diese gegen Klappen und andere Geräuschentwicklungen gesichert werden müssen. Here, for the main body 118 metallic or non-metallic plastic body can be used. In the case of the exchangeable shell 300, plastic is the first choice, since it can be produced in a simple and variable manner in an injection molding process. As a result, a high variety of products can be realized in a cost effective manner. Al ¬ lerdings could be used here also exchangeable shell 300 made of metal, but here must be taken into account that they must be secured against flaps and other noise developments.
Für den Fall der Aus führungs form der Veränderung der Außenkontur des Kolbenmantels durch ein mechanisches Entformen der Au¬ ßenkontur 120 kann im Inneren des Kolbens 118 eine Mechanik vorgesehen werden, welche Teile der Außenkontur 120 dynamisch reversibel nach außen drückt. Dies kann piezoelektrisch als auch pneumatisch realisiert sein. Auch andere Arten von mechanischen Antrieben sind hierbei möglich. Bezugs zeichenliste In the case of the disclosed embodiment, the change in the outer contour of the skirt by a mechanical demolding of the Au ¬ ßenkontur 120 may be provided in the interior of the piston 118 a mechanism 120 dynamically suppressed which parts of the outer contour reversibly to the outside. This can be realized piezoelectrically as well as pneumatically. Other types of mechanical drives are possible here. Reference sign list
100 Luftfeder 100 air spring
102 Luftfederbalg  102 air bag
104 Konusplatte  104 cone plate
106 Klemmteller  106 clamping plate
110 Bereich  110 area
112 Richtung  112 direction
114 untere Befestigung  114 lower attachment
116 Innenraum des Luftfederbalgs 116 Interior of the bellows
118 Kolben 118 pistons
120 Außenkontur  120 outer contour
300 Wechselschale  300 exchange tray
302 Bereich  302 area

Claims

Patentansprüche claims
1. Kolben (118) für eine Luftfeder (100), wobei der KolbenA piston (118) for an air spring (100), wherein the piston
(118) einen Kolbenmantel aufweist, wobei die Außenkontur (120) des Kolbenmantels zur Veränderung einer Luftfeder- kennung der Luftfeder (100) (100) variabel veränderbar ist . (118) has a piston skirt, wherein the outer contour (120) of the piston skirt for changing a Luftfeder- identifier of the air spring (100) (100) is variably variable.
2. Kolben (118) nach Anspruch 1, wobei der Kolben (118) Mit- tel zur Fixierung einer Wechselschale (300) aufweist, wo¬ bei die Außenkontur (120) durch die Fixierung der Wechselschale (300) am Kolben (118) veränderbar ist . 2. Piston (118) according to claim 1, wherein the piston (118) has means for fixing a replacement shell (300), where ¬ in the outer contour (120) by the fixation of the exchange shell (300) on the piston (118) changeable is.
3. Kolben (118) nach Anspruch 2, wobei der Kolben (118) dazu ausgebildet ist, die Wechselschale (300) durch Aufschie¬ ben auf den Kolbenmantel aufzunehmen. 3. Piston (118) according to claim 2, wherein the piston (118) is adapted to receive the exchange shell (300) by Aufschie ¬ ben on the piston skirt.
4. Kolben (118) nach Anspruch 2, wobei die Mittel zur Fixierung Rastmittel umfassen. 4. Piston (118) according to claim 2, wherein the means for fixing comprise latching means.
5. Kolben (118) nach Anspruch 2, wobei der Kolben (118) zusammen mit der Wechselschale (300) mit einem Luftfederbalg (102) luftdicht verbindbar ist. 5. Piston (118) according to claim 2, wherein the piston (118) together with the exchange shell (300) with an air spring bellows (102) is airtight connectable.
6. Kolben (118) nach Anspruch 5, wobei der Kolben (118) mit der Wechselschale (300) und dem Luft federbalg (102) über einen Spannring verbindbar ist. 6. Piston (118) according to claim 5, wherein the piston (118) with the exchange shell (300) and the air bellows (102) via a clamping ring is connectable.
7. Kolben (118) nach Anspruch 6, wobei der Kolben (118) ei- nen Dichtkonus aufweist, wobei der Dichtkonus dazu ausge¬ bildet ist, die luftdichte Verbindung des Kolbens mit der Wechselschale (300) und dem Luftfederbalg (102) über den Spannring zu ermöglichen. 7. Piston (118) according to claim 6, wherein the piston (118) has a sealing cone, wherein the sealing cone is designed to ¬ , the airtight connection of the piston with the Replacement shell (300) and the air spring bellows (102) over the clamping ring to allow.
8. Kolben (118) nach Anspruch 6, wobei der Kolben (118) zusammen mit der Wechselschale (300) durch Aufpressen des Spannrings auf die Wechselschale (300) und dadurch Auf¬ pressen der Wechselschale (300) auf den Luftfederbalg (102) mit dem Luftfederbalg (102) luftdicht verbindbar ist . 8. piston (118) according to claim 6, wherein the piston (118) together with the exchange shell (300) by pressing the clamping ring on the exchange shell (300) and thereby on ¬ press the exchange shell (300) on the air spring bellows (102) the air bag (102) is airtight connectable.
9. Kolben (118) nach Anspruch 1, wobei die Außenkontur (120) durch ein mechanisches Entformen der Außenkontur (120) des Kolbenmantels veränderbar ist. 9. piston (118) according to claim 1, wherein the outer contour (120) by a mechanical demolding of the outer contour (120) of the piston skirt is changeable.
10. Kolben (118) nach Anspruch 9, wobei das Entformen über eine reversible Deformation des Kolbenmantels real sierbar ist. 10. Piston (118) according to claim 9, wherein the demolding on a reversible deformation of the piston skirt is realizable sierbar.
11. Luftfeder (100) mit einem Kolben (118) nach einem der vorigen Ansprüche. 11. Air spring (100) having a piston (118) according to one of the preceding claims.
12. Wechselschale (300) für einen Kolben (118) nach ei nem der vorigen Ansprüche 2 bis 8. 12. exchange shell (300) for a piston (118) according to egg nem of the preceding claims 2 to 8.
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