WO2011124325A2 - Luftfeder - Google Patents

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    • F16F9/32—Details
    • F16F9/38—Covers for protection or appearance

Definitions

  • the invention relates to an air spring, in particular for sprung suspension of motor vehicle suspensions, with one, an air spring piston with an air spring cover to connect a dense air chamber cylindrical see Heilfederrollbalg of elastomeric material, changing the Heilrelimmervolumens between a level at a sprung air spring piston and a level
  • Air bellows must absorb the resulting from the internal pressure axial and radial forces.
  • the present invention seeks to provide an air spring in which the work that must apply the outer guide during compression process is reduced to a minimum and a simpler design of the air spring is achieved.
  • the air spring according to the invention is characterized in that the outer guide has an integrated in the elastomer hose, with sprung air spring piston on train resilient coil spring, and that the outer guide is connected to both the air spring cover and the air spring base, the axial length of the outer guide according to Spring movement of the air spring is variable.
  • This embodiment of the air spring is in an advantageous manner achieved that the work to be applied to the axial deformation of the outer guide in the region of the construction position is reduced, and at the same time the construction is simplified by omitting the usual Switzerlanddorf- feather.
  • An advantageous embodiment of the air spring according to the invention is characterized in that both the coil spring and the elastomeric tube are biased into the outer guide, wherein the bias and the spring rate and the spring stiffness of the coil spring and the bias and the spring rate and the spring stiffness of Elastomerschlauchs are chosen so that cancel the spring rates of the coil spring and the elastomeric hose at a lying between the level at sprung air spring piston and the level at the spring-loaded air spring piston normal level around the outer guide, whereby the response of the formed from the elastomeric tube and the coil spring total improves significantly becomes.
  • a further advantageous embodiment of the air spring according to the invention is characterized in that the elastomer hose forms a Elastomermatirx that forms a smooth surface for rolling the Luftfederroll- bellows, so that the air bag receives a prolonged life, because the mechanical stress is reduced in the spring operations.
  • a further advantageous embodiment of the inventive air spring is characterized in that the Lucasfederrollbalg has an axial thread reinforcement. Since the pure axial thread reinforcement of the air spring bellows is optimal from the point of view of harshness, it is an advantage of the outer guide according to the invention that such a configuration of the air spring bellows is made possible.
  • Figure 1 shows a schematic representation of an air spring according to the invention in the rebounded state
  • Figure 2 shows a schematic representation of the outer guide and the bellows in the rebound state, the remaining parts of the air spring are omitted
  • Figure 3 shows the air spring according to the invention in the spring-loaded state
  • FIG. 4 shows an outer guide and the air spring bellows in FIG
  • Figure 1 shows schematically the essential parts of an air spring 2, which has an air spring cover 4 and an air spring base 6, which is connected in the case of an air spring 2 for a motor vehicle application to the body of the motor vehicle.
  • an air spring base 6 of the air spring piston 8 At the air spring base 6 of the air spring piston 8 is mounted, which forms a volume variable air chamber 12 together with an air spring bellows 10.
  • the air spring bellows 10 is fastened on the one hand to the air spring cover 4 and on the other hand to the inside end of the air spring piston 8.
  • the air bag 10 is supported by an outer guide 14 radially outward.
  • the outer guide 14 comprises an elastomer tube 16 as a matrix material and a coil spring 18 which is integrated into the elastomer tube 16.
  • the outer guide 14, which consists of the elastomeric tube 16 and the integrated coil spring is connected to both the air spring cover 4 and the air spring base 6.
  • Both the coil spring 18 and the elastomer tube are biased into the outer guide 14, wherein the bias and the spring rate the spiral spring 18 and the bias and the spring rates of the elastomeric tube 16 are selected so that the spring rates of the coil spring 18 and the E lastlastschlauch 16 at a lying between the level at a compressed air spring piston and the level at Sprungfedertem air spring piston normal level around the outer guide 14th picking up around.
  • the bias of the coil spring 18 is selected so that the coil spring at the compressed level of the air spring piston 8 to pressure, at Sprungfederten level of the air spring piston 8 to train and at the normal level of the air spring piston 8 is charged to pressure. Is.
  • the bias of the elastomeric tube 16 is selected so that the elastomeric tube 16 is loaded at the Kitschederten level of the air spring piston 8 without bias, at Sprungfederten level of the air spring piston 8 to train and at the normal level of the air spring piston 8 to train.
  • the coil spring 18 is a thin plastic or metal spring having a low spring stiffness, and the elastomeric tube 16 is made of a thin elastomeric matrix so that the spring stiffness values of all the elastomeric tube 16 and the coil spring 18 can be matched.
  • the elastomeric tube 16 is formed as an elastomer matrix, the elastomeric tube 16 on its inner side provides a smooth surface for the unrolling of the air spring bellows 10.
  • the coil spring 18 is shown clearly visible in the elastomeric tube 16.
  • the Heilfederrollbalg 10 has a pure axial thread structure, which is not shown in the plan view of Figure 2.
  • FIGS. 3 and 4 show the air spring 2 according to FIG. 1 and the schematic representation according to FIG. 2 in the compressed state of the air spring 2. It can be seen from the comparison of FIGS. 1 and 3 that the axial length of the outer guide 14 corresponds to FIG Spring movement of the air spring 2 and the air spring piston 8 is variable. The axial length of the outer guide 14 is significantly longer in Figure 1 than in Figure 3, and the difference in length is received by the elastomeric tube 16 and the coil spring 18 together.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder, insbesondere für gefederte Radaufhängungen von Kraftfahrzeugfahrwerken, mit einem einen Luftfederkolben (8) mit einem Luftfederdeckel (4) zu einer dichten Luftkammer (12) verbindenden zylindrischen Luftfederrollbalg (10) aus elastomerem Werkstoff, der sich unter Veränderung des Luftkammervolumens zwischen einem Niveau bei eingefedertem Luftfederkolben (8) und einem Niveau bei ausgefedertem Luftfederkolben (8) und unter Bildung einer Rollfalte mit seiner äußeren Mantelfläche luftfederkolbenseitig am Luftfederkolben (8) und luftfederdeckelseitig an einer Außenführung (14) abwälzt, wobei die Außenführung (14) einen Elastomerschlauch (16) mit einer Verstärkungseinlage aufweist. Die Außenführung (14) umfasst eine in den Elastomerschlauch (16) integrierte, bei eingefedertem Luftfederkolben auf Zug belastbare Spiralfeder und die ist sowohl mit dem Luftfederdeckel (4) als auch mit dem Luftfederboden (6) verbunden ist, wobei die axiale Baulänge der Außenführung (14) entsprechend der Federbewegung der Luftfeder (2) variabel ist.

Description

Luftfeder
Die Erfindung betrifft eine Luftfeder, insbesondere für gefederte Radaufhängungen von Kraftfahrzeugfahrwerken, mit einem, einen Luftfederkolben mit einem Luftfederdeckel zu einer dichten Luftkammer verbindenden zylindri- sehen Luftfederrollbalg aus elastomerem Werkstoff, der sich unter Veränderung des Luftkämmervolumens zwischen einem Niveau bei eingefedertem Luftfederkolben und einem Niveau bei ausgefedertem Luftfederkolben und unter Bildung einer Rollfalte mit seiner äußeren Mantelfläche luftfederkolbenseitig am Luftfederkolben und luftfeder- deckelseitig an einer Außenführung abwälzt, wobei die Außenführung einen Elastomerschlauch mit einer Verstärkungseinlage aufweist. Luftfederbälge müssen die aus dem Innendruck resultierenden axialen und auch die radialen Kräfte aufnehmen. Für freistehende Luftfedern ohne Außenführung werden daher Gewebelagen in das Matrixmaterial, beispielsweise Elastomermaterial, der Außenführung eingebracht, die in einem Winkel zueinander stehen. Je flacher dieser Winkel ist, desto mehr radiale Kräfte kann der Luftfederbalg aufnehmen. Bei außen geführten Luftfedern wird eine axiale Fadenlage bevorzugt, die nur axiale Kräfte aufnehmen kann. Die radialen Kräfte werden hierbei durch eine Außenführung aufgenommen, wobei bei einem Axialfadenbalg die Fadenbewegung innerhalb des Matrixmaterials deutlich geringer ist, so dass die entstehen- de Harshness deutlich abnimmt.
Eine Luftfeder der eingangs genannten Art ist aus der DE 103 23 332 bekannt. Bei dieser Luftfeder ist
nachteilig, dass zur axialen Verformung der Außenführung im Bereich der Konstruktionslage zusätzliche Arbeit zum Einfedervorgang aufgewendet werden muss, da Bereiche der Außenführung axial zusammengedrückt werden müssen. Da die Verstärkungseinlage keinen Beitrag zu einer Zugentlastung liefert, muss für diesen Zweck eine Zuganschlagfeder vorgesehen werden, die gewöhnlich innerhalb des Dämpfers verbaut wird.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder bereitzustellen, bei der die Arbeit, die die Außenführung beim Einfedervorgang aufbringen muss, auf ein Minimum herabgesetzt wird und eine in der Konstruktion einfachere Ausführung der Luftfeder erreicht wird. Dazu ist die erfindungsgemäße Luftfeder dadurch gekennzeichnet, dass die Außenführung eine in den Elastomerschlauch integrierte, bei eingefedertem Luftfederkolben auf Zug belastbare Spiralfeder aufweist, und dass die Außenführung sowohl mit dem Luftfederdeckel als auch mit dem Luftfederboden verbunden ist, wobei die axiale Baulänge der Außenführung entsprechend der Federbewegung der Luftfeder variabel ist. Durch diese Ausgestaltung der Luftfeder wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass die zur axialen Verformung der Außenführung im Bereich der Konstruktionslage aufzubringende Arbeit herabgesetzt wird, und dass gleichzeitig die Konstruktion durch Weglassen der üblichen Zuganschlag- feder vereinfacht wird.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftfeder ist dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Spiralfeder als auch der Elastomerschlauch unter Vorspannung in die Außenführung integriert sind, wobei die Vorspannung und die Federrate bzw. die Federsteifigkeit der Spiralfeder und die die Vorspannung und die Federrate bzw. die Federsteifigkeit des Elastomerschlauchs so gewählt sind, dass sich die Federraten der Spiralfeder und des Elastomerschlauches an einem zwischen dem Niveau bei eingefedertem Luftfederkolben und dem Niveau bei ausgefedertem Luftfederkolben liegenden Normalniveau um die Außenführung herum aufheben, wodurch das Ansprechverhalten der aus dem Elastomerschlauch und der Spiralfeder gebildeten Gesamtfeder deutlich verbessert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftfeder ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Spiralfeder so gewählt ist, dass die
Spiralfeder bei dem eingefederten Niveau des Luftfederkolbens auf Druck, bei ausgefederten Niveau des Luftfederkolbens auf Zug und bei dem Normalniveau des Luftfederkolbens auf Druck belastet ist, und dass die Vor- Spannung des Elastomerschlauches so gewählt ist, dass der Elastomerschlauch bei dem eingefederten Niveau des Luftfederkolbens ohne Vorspannung, bei ausgefederten Niveau des Luftfederkolbens auf Zug und bei dem Normal- niveau des Luftfederkolbens auf Zug belastet ist. Diese Ausgestaltung sorgt in vorteilhafter Weise für eine weitere Herabsetzung der bei dem Einfedervorgang geleisteten Arbeit der Außenführung.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Luftfeder ist dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerschlauch eine Elastomermatirx bildet, die eine glatte Oberfläche für das Abrollen des Luftfederroll- balgs bildet, so dass der Luftfederbalg eine verlängerte Lebensdauer erhält, weil die mechanische Beanspruchung bei den Federvorgängen herabgesetzt wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungs- gemäßen Luftfeder ist dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederrollbalg eine Axialfadenverstärkung aufweist. Da die reine Axialfadenverstärkung des Luftfederbalgs unter dem Gesichtspunkt der Harshness optimal ist, ist es ein Vorteil der erfindungsgemäßen Außenführung, dass eine derartige Ausgestaltung des Luftfederbalgs ermöglicht wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Luftfeder im ausgefederten Zustand; Figur 2 zeigt eine schematische Darstellung der Außenführung und des Luftfederbalgs im ausgefederten Zustand, wobei die übrigen Teile der Luftfeder weggelassen sind; Figur 3 zeigt die erfindungsgemäße Luftfeder im eingefederten Zustand; Figur 4 zeigt Außenführung und den Luftfederbalg im
eingefederten Zustand.
Figur 1 zeigt schematisch die wesentlichen Teile einer Luftfeder 2, die einen Luftfederdeckel 4 und einen Luftfederboden 6 aufweist, der im Falle einer Luftfeder 2 für eine Kraftfahrzeuganwendung mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbunden ist. An dem Luftfederboden 6 ist der Luftfederkolben 8 gelagert, der zusammen mit einem Luftfederbalg 10 eine volumenvariable Luftkammer 12 bildet.
Der Luftfederbalg 10 ist einerseits an dem Luftfederdeckel 4 und andererseits an dem innenseitigen Ende des Luftfederkolbens 8 befestigt. Der Luftfederbalg 10 ist durch eine Äußenführung 14 radial nach außen abgestützt .
Die Außenführung 14 umfasst einen Elastomerschlauch 16 als Matrixmaterial sowie eine Spiralfeder 18, die in den Elastomerschlauch 16 integriert ist. Die Außenführung 14, die aus dem Elastomerschlauch 16 und der integrierten Spiralfeder besteht, ist sowohl mit dem Luftfederdeckel 4 als auch mit dem Luftfederboden 6 verbunden.
Sowohl die Spiralfeder 18 als auch der Elastomerschlauch sind unter Vorspannung in die Außenführung 14 integriert, wobei die Vorspannung und die Federrate der Spiralfeder 18 und die die Vorspannung und die Federraten des Elastomerschlauchs 16 so gewählt sind, dass sich die Federraten der Spiralfeder 18 und des E- lastomerschlauches 16 an einem zwischen dem Niveau bei eingefedertem Luftfederkolben und dem Niveau bei ausgefedertem Luftfederkolben liegenden Normalniveau um die Außenführung 14 herum aufheben. Dabei ist die Vorspannung der Spiralfeder 18 so gewählt, dass die Spiralfeder bei dem eingefederten Niveau des Luftfederkolbens 8 auf Druck, bei ausgefederten Niveau des Luftfederkolbens 8 auf Zug und bei dem Normalniveau des Luftfederkolbens 8 auf Druck belastet .ist. Ferner ist die Vorspannung des Elastomerschlauches 16 so gewählt, dass der Elastomerschlauch 16 bei dem eingefederten Niveau des Luftfederkolbens 8 ohne Vorspannung, bei ausgefederten Niveau des Luftfederkolbens 8 auf Zug und bei dem Normalniveau des Luftfederkolbens 8 auf Zug belastet ist. Bei der Spiralfeder 18 handelt es sich um eine dünne Spiralfeder aus Kunststoff oder Metall mit niedriger Federsteifigkeit, und der Elastomerschlauch 16 besteht aus einer dünnen Elastomermatrix, so dass die Werte der Federsteifigkeit alle dem Elastomerschlauch 16 und der Spiralfeder 18 aufeinander entsprechend abgestimmt werden können.
Da der Elastomerschlauch 16 als Elastomermatrix ausgebildet ist, bietet der Elastomerschlauch 16 auf seiner Innenseite eine glatte Oberfläche für das abrollen des Luftfederbalgs 10. In der schematischen Darstellung von Figur 2 ist die Spiralfeder 18 in dem Elastomerschlauch 16 deutlich erkennbar dargestellt. Der Luftfederrollbalg 10 hat eine reine Axialfadenstruktur, die jedoch in der Draufsicht von Figur 2 nicht dargestellt ist.
Die Figuren 3 und 4 zeigen die Luftfeder 2 nach Figur 1 bzw. die schematische Darstellung nach Figur 2 bei dem eingefederten Zustand der Luftfeder 2. Aus dem Ver- gleich der Figuren 1 und 3 ist ersichtlich, dass die axiale Baulänge der Außenführung 14 entsprechend der Federbewegung der Luftfeder 2 bzw. des Luftfederkolbens 8 variabel ist. Die axiale Baulänge der Außenführung 14 ist in Figur 1 deutlich länger als in Figur 3, und die Längendifferenz wird durch den Elastomerschlauch 16 und die Spiralfeder 18 gemeinsam aufgenommen.
Beim Einfedern der Luftfeder 2 werden die Abstände der einzelnen Spiralwindungen der Spiralfeder 18 dichter zueinander bewegt, und das dazwischenliegende Elastomermaterial wird entsprechend zusammengedrückt. Beim Ausfedern vergrößert sich der Abstand zwischen den einzelnen Windungen der Spiralfeder 18, und das Elastomermaterial des Elastomerschlauchs 16 wird gedehnt. Durch die Wahl der Federkonstanten der beiden Materialien der Außenführung 14 kann der Kraftaufwand, um die axiale Baulänge der Außenführung zu variieren, auf ein Minimum herabgesetzt werden. Liste der Bezugszeichen
2 Luftfeder
4 Luftfederdeckel
6 Luftfederboden
8 Luftfederkolben
10 Luftfederbalg 12 Luftkammer
14 Außenführung
16 Elastomerschlauch
18 Spiralfeder

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
Luftfeder, insbesondere für gefederte Radaufhängungen von Kraftfahrzeugfahrwerken, mit einem, einen Luftfederkolben (8) mit einem Luftfederde- ckel (4) zu einer dichten Luftkammer (12) verbindenden zylindrischen Luftfederrollbalg (10) aus elastomerem Werkstoff, der sich unter Veränderung des Luftkämmervolumens zwischen einem Niveau bei eingefedertem Luftfederkolben und einem Niveau bei ausgefedertem Luftfederkolben und unter Bildung einer Rollfalte mit seiner äußeren Mantelfläche luftfederkolbenseitig am Luftfederkolben (8) und luftfederdeckelseitig an einer Außenführung (14) abwälzt, wobei die Außenführung (14) einen Elastomerschlauch (16) mit einer Verstärkungseinlage aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Außenführung (14) eine in den Elastomerschlauch (16) integrierte, bei eingefedertem Luftfederkolben auf Zug belastbare Spiralfeder aufweist, und dass
die Außenführung (14) sowohl mit dem Luftfederdeckel (4) als auch mit dem Luftfederboden (6) verbunden ist, wobei die axiale Baulänge der Außenführung (14) entsprechend der Federbewegung der Luftfeder (2) variabel ist.
Luftfeder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
sowohl die Spiralfeder (18) als auch der E- lastomerschlauch unter Vorspannung in die Außenführung (14) integriert sind,
wobei die Vorspannung und die Federrate der Spiralfeder (18) und die die Vorspannung und die Federraten des Elastomerschlauchs (16) so gewählt sind, dass sich die Federraten der Spiralfeder (18) und des Elastomerschlauches (16) an einem zwischen dem Niveau bei eingefedertem Luftfederkolben (8) und dem Niveau bei ausgefedertem Luftfederkolben (8) liegenden Normalniveau um die Außenführung (14) herum aufheben.
Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorspannung der Spiralfeder (18) so gewählt ist, dass die Spiralfeder bei dem eingefederten Niveau des Luftfederkolbens (8) auf Druck, bei ausgefederten Niveau des Luftfederkolbens (8) auf Zug und bei dem Normalniveau des Luftfederkolbens (8) auf Druck belastet ist, und dass
die Vorspannung des Elastomerschlauches (16) so gewählt ist, dass der Elastomerschlauch (16) bei dem eingefederten Niveau des Luftfederkolbens (8) ohne Vorspannung, bei ausgefederten Niveau des Luftfederkolbens (8) auf Zug und bei dem Normalniveau des Luftfederkolbens (8) auf Zug be- Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Elastomerschlauch (16) eine Elastomermatirx bildet, die eine glatte Oberfläche für das Abrollen des Luftfederroll- balgs (10) bildet.
Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederrollbalg (10) eine Axialfadenverstärkung aufweist.
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