WO2014207110A1 - Schlauchrollbalg - Google Patents

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WO2014207110A1
WO2014207110A1 PCT/EP2014/063533 EP2014063533W WO2014207110A1 WO 2014207110 A1 WO2014207110 A1 WO 2014207110A1 EP 2014063533 W EP2014063533 W EP 2014063533W WO 2014207110 A1 WO2014207110 A1 WO 2014207110A1
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WO
WIPO (PCT)
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bellows
strength
hose
core
monofilament
Prior art date
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PCT/EP2014/063533
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jens Uwe Gleu
Udo Rabe
Christoph Bank
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Continental Teves AG and Co OHG
Original Assignee
Continental Teves AG and Co OHG
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Publication date
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F16F9/0409—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 characterised by the wall structure

Definitions

  • the invention relates to a hose rolling bellows, in particular for an air spring, with a bellows wall made of an elastic material, in the two existing monofilament or polyfilen Festig ⁇ keitsmond existing reinforcement layers are embedded, wherein the reinforcing elements are arranged inclined to the Balg Congresssplatz to mirror-symmetrical winding angle.
  • the intermediate rubber thus acts as a possible elastic adhesive for simultaneous connection and separation of the strength member with ensuring the required power transmission and mobility in the connection function.
  • the invention is therefore based on the object to provide a mecanical ⁇ ing improved hose rolling bellows, welhern said disadvantages can be avoided.
  • the strength of the support layers are arranged in the bellows wall, that a ⁇ in Balg Supremecardi ⁇ introduced force component is transmitted from one reinforcement layer directly to the other reinforcement layer.
  • the power flow is carried out by the strength ⁇ carrier of a reinforcing layer directly into the Festig ⁇ keitshari the other reinforcement layer without burdening the rubber material in which the strength of each support layers are embedded.
  • connection strength between the reinforcements of the two layers is raised to a higher level without restricting the mobility of the reinforcements to each other too much.
  • the reinforcement of the two reinforcement layers are connected at cross points.
  • the reinforcements of the two layers can be connected to each other by a suitable method and without further possibility of movement of the connected reinforcement to each other, wherein the required mobility of the network of reinforcements by bending the reinforcement sections between the Ver ⁇ binding sites and / or by movements between the filaments of a reinforcing member is enabled to each other.
  • the material properties (tensile strength, elongation at break, Temperaturerweichung, brittleness, etc.) of the elastomer and / or the bonding agent between the elastomer and strength ⁇ carriers are no longer responsible for the level of transmittable forces, but the more solid material of the strength carrier itself.
  • a separation of the layers of the strength members is no longer necessary, since in the kinematics of the network in the use of the air spring by the fixed connection to no relative movements at the crossing points of the strength members and thus does not come to abrasion.
  • Another advantage is that the deformations in the power transmission / representation of the required mobility is no longer involved in the relatively strong hysteresis-afflicted elastomeric material, but the material of the strength carrier usually with low hysteresis. This reduces the rolling resistance of the bellows thus constructed and the comfort of the air spring module increases.
  • the strength members are connected by welding at the cross points.
  • methods such as thermal welding or friction welding are suitable and the strength members can be connected in whole or in part in a simple manner.
  • the strength members are provided by ultrasonic welding with repeated surface compression of the two reinforcing layers in the confection and repeated surface introduction of the ultrasonic vibrations welded. It is exploited that only at the crossing points of the reinforcing elements pressure transmission from the exciter with the ultrasonic vibrations on the ground and thus forms only at the intersection of the heat required for welding by contact friction.
  • the strength members are connected by gluing at the cross points.
  • the garment is in the course first applied to inner reinforcement layer on the surface thereof to the outside adhesive, then placed the outer yarn layer (assembled) and last anywhere again removed by a omissions with ⁇ ended washing out the adhesive, where it is not retained by the surface tension. This is then the case in particular at the crossing points of the bearer of strength.
  • the reinforcing elements are designed as monofilaments vorgese ⁇ hen and / or polyfil.
  • the reinforcements are provided as monofilaments with a monofilament core and at least one concentrically arranged, monofilament outer layer.
  • the reinforcements have a monofilament core and at least one concentrically arranged polyfile outer layer.
  • the reinforcing members may have a multifilament core and at least one concentrically arranged monofilament ⁇ outer layer.
  • the strength supports preferably have an outer layer whose Melting point is lower than a melting point of the core.
  • the strength members have a monofilament or polyfilen core and at least one outer Festig ⁇ keitsharill is provided, which is provided by means of a different technology than the core.
  • the outer layer of a thermoplastic material before ⁇ seen and the core formed of steel or glass fiber one achieves an increase in the mobility and it can be added higher basic tensile loads.
  • the outer layer on an outer mold with several ⁇ ren prongs Such edge contours increase in a friction welding the contact pressure locally at the intersection points of the reinforcement and thus facilitate the thermal welding.
  • such a contour provides a larger engagement surface for the rubber surrounding the reinforcements and can thus transfer more shear forces into the rubber, without the liability is overstressed.
  • Rolling bellows in a schematic representation; a section through the Schlauchrollbalg the air ⁇ spring according to FIG. 1; the reinforcements of the hose roll; a cross point of the reinforcement of a first embodiment of an inventive
  • Tubular bellows a strength member of a second embodiment of a tubular bellows according to the invention; a strength member of a third embodiment of a tubular bellows according to the invention; a strength member of a fourth embodiment of a tubular bellows according to the invention; a strength member of a fifth embodiment ⁇ example of a tubular bellows according to the invention; a strength member of a sixth embodiment of a tubular bellows according to the invention and
  • FIG. 10 shows a strength member of a seventh embodiment of a tubular bellows according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of an air spring 1 with a hose rolling bellows 2 according to the invention.
  • a hose rolling bellows according to the invention is not limited to an air spring or an air spring module .
  • Application or transfer of the technology is much more possible where strength-reinforced elastomer structures in cross-ply design of two or more layers are used.
  • areas of application are, for example, tire and tube production and use in other rolling and bellows for air suspensions of cars, commercial vehicles, rail vehicles, driver's cabs, etc.
  • the air spring 1 has an upper end part 3 in the form of an air spring cover and a lower end part 4 in the form of an off ⁇ rolling piston, between which airtight hose roll ⁇ bellows 2 is clamped by means of clamping rings 5.6. At ⁇ nem lower end of the hose bellows 2 is attached to the rolling piston 4 to form a Abrollfalte 7.
  • An outer guide 8 may be provided to receive radial forces.
  • Hose bellows 2 a bellows wall made of an elastic mate- rial, in the monofilament or Polyfilen Strengthen ⁇ 8,9 existing two reinforcement layers are eigebettet, wherein the strength support 8.9 to Balg originallysrich- direction, ie the transverse axis Q to mirror-symmetrical Wickelwin ⁇ angle , ß are arranged inclined. These so-called cross-laminated bellows are used for both free and guided air springs.
  • Known Schlauchrollbälge usually have between the two reinforcement layers on an intermediate rubber layer and an inner and an outer cover rubber layer.
  • the intermediate rubber acts as an adhesive as elastic as possible for the simultaneous connection and separation of the strength members with ensuring the required power transmission and mobility in the connection function. However, if the rubber is destroyed, for example due to excessive strain in the context of enabling the possibility of movement of the strength member, the requirements for the intermediate layer are no longer met.
  • the hose bellows 2 is enabled to endure static and dynamic higher pressures and higher temperatures and to produce a lower rolling resistance.
  • Fig 3. Showing the reinforcing members 8,9 of the hose roll 2, these are connected at the cross points 10 to each other by an appropriate method and fixed without further BEWE ⁇ supply ability of the connected reinforcing members 8,9 together.
  • the required mobility of the network of reinforcements 8, 9 is made possible by bending the reinforcement sections between the connecting parts or by movements between filaments of a reinforcing element 8, 9 to one another.
  • the factory ⁇ material properties (tensile strength, elongation at break, Temperaturerweichung, brittleness, etc.) of the elastomer and the bonding agent between the elastomer and strengthening support 8.9 are no longer responsible for the level of transmittable forces, but the firmer orders of magnitude material of the reinforcing elements 8.9 Even with the net kinematics, there is no relative movement at the points of intersection 10 of the strength beams 8, 9 and thus not abrasion when the air spring 1 is used by the fixed connection.
  • the reinforcement 8,9 which may be provided as a monofilament of a Fila ⁇ ment and / or polyfil may be configured of a plurality of filaments, for example, by welding at the cross points 10 are connected. In this case, processes such as thermal welding or friction welding (in particular ultrasonic welding) with which the strength members 8, 9 can be connected in whole or in part in a simple manner are suitable.
  • the reinforcements 8,9 may be connected by gluing at the cross points 10.
  • the outer thread layer ready-made
  • Fig. 4 shows the strength support 8.9 of a first embodiment.
  • these polyfil are formed with a plurality of filaments 11, 12, so that only individual filaments 11, 12 of the reinforcing elements 8, 9 are connected to one another.
  • the strength beams 8, 9 may have an outer layer 13 whose melting point is lower than a melting point of a mono- or poly-fused core 14.
  • the outer layer 13 and the core 14 may be constructed of thermoplastic materials having different melting temperatures the filaments with a lower melting point in Festig ⁇ keitsembl 8.9 are arranged on the surface.
  • thermoplastic plastics are for example polyamides, aromati ⁇ specific polyamides, polyesters and polyvinyl alcohol into consideration.
  • FIG. 5 shows a reinforcing element 8 of a second exemplary embodiment of a polyfilen core 13 and a polyfilen outer layer 13.
  • a strength member 8 of a third embodiment is shown in FIG. It will be appreciated that the game 8 to the second exemplary embodiment a monofilament having a monofilament core 14 and at least concentrically arranged a monofilament outer layer 13 is provided Fes ⁇ tmaschinesnova alternatively, this structure, the generation of the
  • FIGS. 7 and 8 show a strength member 8 with a monofilament core 14 and at least one concentrically arranged multifilament outer layer 13.
  • Fig. 8 shows a Festig ⁇ keitsease 8 having a multifilament core 14 and at least one concentrically arranged monofilament outer layer 13.
  • the reinforcing elements have 8.9 outer strength ⁇ carrier layer, which is provided by means of a different techno ⁇ technology than the core 14.
  • These outer strength member layer then has - as above be written ⁇ - a lower melting point than the core 14, which is provided for L Lucasskraftaufnähme and is made with ⁇ means of spinning, spraying or rolling.
  • Top of the outer ⁇ re strength backing layer can be applied for example by dipping or spraying onto the core fourteenth
  • An embodiment not shown provides that the outer layer 13 is provided of a thermoplastic material and the core 14 is formed of steel or glass fiber, whereby one achieves an increase in the mobility and higher basic tensile loads can be accommodated.
  • the outer ⁇ layer 13 each have an outer shape with a plurality of prongs 15.
  • edge contours increase the contact pressure locally at the crossing points 10 of the reinforcing elements 8, 9 and thus facilitate the thermal treatment. welding.
  • these contours provide a larger working surface for the reinforcing elements 8.9 surrounding rubber and thus can more shear forces in the rubber übertra ⁇ gen without the liability is claimed.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlauchrollbalg 2, insbesondere für eine Luftfeder 1, mit einer Balgwand aus einem elastischem Material, in die zwei aus monofilen oder polyfilen Festigkeitsträger 8, 9 bestehende Festigkeitsträgerlagen eigebettet sind, wobei die Festigkeitsträger 8, 9 zur Balgumfangsrichtung um spiegelsymmetrische Wickelwinkel α, β geneigt angeordnet sind. Erfindungsgemäß sind die Festigkeitsträgerlagen derart in der Balgwand angeordnet, dass eine in Balgumfangrichtung eingeleitete Kraftkomponente von der einen Festigkeitsträgerlage direkt an die andere Festigkeitsträgerlage übertragen wird.

Description

Schlauchrollbalg
Die Erfindung betrifft einen Schlauchrollbalg, insbesondere für eine Luftfeder, mit einer Balgwand aus einem elastischem Material, in die zwei aus monofilen oder polyfilen Festig¬ keitsträger bestehende Festigkeitsträgerlagen eigebettet sind, wobei die Festigkeitsträger zur Balgumfangsrichtung um spiegelsymmetrische Wickelwinkel geneigt angeordnet sind.
Bei freien sowie bei geführten Luftfedern kommen üblicherweise als Kreuzlagenbälge ausgebildete Schlauchrollbälge zur Anwendung, die wenigstens zwei Festigkeitsträgerlagen mit entgegengesetzt symmetrischer Orientierung der Festigkeitsträger (jeweils <90° gegenüber der Balgumfangsrichtung) aufweisen .
Einlagenbälge mit axialer Orientierung der Festigkeitsträger (90° gegenüber der Balgumfangsrichtung) , welche in der Regel ausschließlich bei geführten Luftfedern verwendet werden, sind nicht Gegenstand dieser Erfindung. Schlauchrollbälge, wie beispielsweise aus der DE 10 2008 021 043 AI bekannt, weisen üblicherweise zwischen den beiden Fes¬ tigkeitsträgerlagen eine Zwischengummischicht sowie eine in¬ nere und eine äußere Deckgummilage auf.
Allen bekannten Kreuzlagenbälgen gemäß dem Stand der Technik ist also gemein, dass die beiden Lagen der Festigkeitsträger durch eine Zwischengummischicht miteinander verbunden und gleichzeitig voneinander getrennt sind.
Diese Verbindung durch den Zwischengummi hat folgende Aufgaben zu erfüllen:
a) Trennen der Lagen der Festigkeitsträger voneinander zur Verhinderung von Abrieb.
b) Ermöglichen von Drehbewegungen der Festigkeitsträger zu- einander in der Balgebene im Sinne einer Netzkinematik mit Rautengeometrie.
c) Übertragung von in Balgumfangsrichtung orientierten
Kraftkomponenten aus den Festigkeitsträgern von einer in die andere Lage.
Der Zwischengummi fungiert also als ein möglichst elastischer Kleber zur gleichzeitigen Verbindung und Trennung der Festigkeitsträger mit Sicherstellung der erforderlichen Kraftübertragung und Beweglichkeit bei der Verbindungsfunktion.
Insgesamt wird der Widerspruch von möglichst fester Verbindung und Darstellung hinreichender Beweglichkeit mit technisch relativ geringem Aufwand recht gut gelöst, da die Tren¬ nung der Lagen durch den Gummi optimal umgesetzt wird und die Ermöglichung von Beweglichkeit den Gummi einerseits an die Grenzen seiner Dehnfähigkeit bringt und im Zusammenhang mit der Gummihysterese bei zyklischen Deformationen Nachteile im Balgkomfort erzeugt. Wird der Gummi z.B. durch zu hohe Deh¬ nungsbelastung im Rahmen der Ermöglichung der Bewegungsmöglichkeit der Festigkeitsträger zerstört, werden die Anforde- rungen aller Punkte nicht mehr erfüllt.
Die Übertragung von Kräften zwischen den Festigkeitsträgern und zwischen den Festigkeitsträgerlagen überfordert regelmäßig die Festigkeit des Gummis bzw. die Festigkeit der adhäsi¬ ven, üblicherweise durch Haftvermittler optimierten Verbin- dung zwischen den Festigkeitsträgern und dem Gummi.
Dies stellt einen prinzipiellen Nachteil der bekannten Bälge dar, da somit das Lastniveau von Luftfederbälgen und damit die mögliche Tragkraft einer Luftfeder limitiert werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn durch höhere Betriebstempe- raturen bzw. durch Komfortanforderungen die Festigkeit von Gummi und Haftvermittler weiter gesenkt wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein dahinge¬ hend verbessertes Schlauchrollbalg bereitzustellen, bei wel- ehern die genannten Nachteile vermieden werden können.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß sind die Festigkeitsträgerlagen derart in der Balgwand angeordnet, dass eine in Balgumfangrichtung einge¬ leitete Kraftkomponente von der einen Festigkeitsträgerlage direkt an die andere Festigkeitsträgerlage übertragen wird. Mit anderen Worten erfolgt der Kraftfluß von den Festigkeits¬ trägern der einen Festigkeitsträgerlage direkt in die Festig¬ keitsträger der anderen Festigkeitsträgerlage ohne dabei das Gummimaterial zu belasten, in dem die Festigkeitsträger bei- der Lagen eingebettet sind.
So wird die durch die Werkstoffeigenschaften von Gummi und Haftvermittlern unvermeidliche Limitierung der Verbindungsfestigkeit zwischen den Festigkeitsträgern der beiden Lagen auf ein höheres Niveau gehoben ohne dabei die Beweglichkeit der Festigkeitsträger zueinander zu stark einzuschränken.
Damit wird der Schlauchrollbalg befähigt, statisch und dyna¬ misch höhere Drücke und höhere Temperaturen zu ertragen und einen geringeren Abrollwiderstand zu erzeugen. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Festigkeitsträger der beiden Festigkeitsträgerlagen an Kreuzpunkten verbunden. Die Festigkeitsträger der beiden Lagen können durch ein geeignetes Verfahren fest und ohne weitere Bewegungsmöglichkeit der verbundenen Festigkeitsträger zueinander miteinander verbunden werden, wobei die erforderliche Beweglichkeit des Netzes aus Festigkeitsträgern durch Verbiegen der Festigkeitsträgerabschnitte zwischen den Ver¬ bindungsstellen und / oder durch Bewegungen zwischen den Filamenten eines Festigkeitsträgers zueinander ermöglicht wird. Die Werkstoffeigenschaften (Reißfestigkeit, Reißdehnung, Temperaturerweichung, Versprödung usw.) des Elastomers und / oder des Haftvermittlers zwischen Elastomer und Festigkeits¬ träger sind nicht mehr für das Niveau der übertragbaren Kräfte zuständig, sondern das festere Material der Festigkeits- träger selbst. Eine Trennung der Lagen der Festigkeitsträger ist nicht mehr erforderlich, da es bei der Netzkinematik im Einsatz der Luftfeder durch die feste Verbindung zu keinen Relativbewegungen an den Kreuzungspunkten der Festigkeitsträger und so- mit nicht zu Abrieb kommt.
Ein weiterer Vorteil ist, dass an den Deformationen bei der Kraftübertragung / Darstellung der erforderlichen Beweglichkeit nicht länger das mit relativ starker Hysterese behaftete Elastomermaterial beteiligt ist, sondern das Material der Festigkeitsträger mit üblicherweise geringer Hysterese. Damit sinkt der Abrollwiderstand des so gebauten Balges und der Komfort des Luftfedermoduls steigt.
Vorzugsweise sind die Festigkeitsträger durch Verschweißen an den Kreuzpunkten verbunden. Hierbei eignen sich Verfahren wie thermisches Verschweißen oder Reibschweißen und die Festigkeitsträger können in einfacher Weise ganz oder teilweise verbunden werden. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die Festigkeitsträger durch Ultraschallverschweißen unter wiederholt flächigem Verpressen der beiden Festigkeitsträgerlagen bei der Konfektion und wiederholt flächiger Einbringung der Ultraschallschwingungen verschweißt vorgesehen. Dabei wird ausgenutzt, dass nur an den Kreuzungspunkten der Festigkeitsträger eine Druckübertragung vom Erreger mit den Ultraschallschwingungen auf den Grund besteht und sich somit nur an den Kreuzungspunkten die zur Schweißung erforderliche Wärme durch Kontaktreibung ausbildet. Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Festigkeitsträger durch Kleben an den Kreuzpunkten verbunden. Dazu wird im Verlauf der Konfektion zunächst auf innere Festigkeitsträgerlage an deren Oberfläche nach außen Klebstoff aufgetragen, dann die äußere Fadenlage angeordnet (konfektioniert) und zuletzt durch ein unvollstän¬ diges Auswaschen der Klebstoff überall dort wieder entfernt, wo er durch die Oberflächenspannung nicht gehalten wurde. Dies ist dann insbesondere an den Kreuzungspunkten der Fes- tigkeitsträger der Fall.
Vorzugsweise sind die Festigkeitsträger als Monofile vorgese¬ hen und/oder polyfil ausgestaltet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Festigkeitsträger als Monofile mit einem monofilen Kern und wenigstens einer konzentrisch angeordneten, monofilen Außenschicht vorgesehen .
Der Vorteil dieser Weiterbildung besteht darin, dass im Falle einer Reibschweißung die Erzeugung der Schmelztemperatur erleichtert wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Festigkeitsträger einen monofilen Kern und wenigstens eine konzentrisch angeordnete polyfile Außenschicht auf. Al¬ ternativ können die Festigkeitsträger einen polyfilen Kern und wenigstens eine konzentrisch angeordnete, monofile Außen¬ schicht aufweisen.
Zur einfachen Erzeugung der Schweißverbindung weisen die Fes- tigkeitsträger vorzugsweise eine Außenschicht auf, deren Schmelzpunkt niedriger ist als ein Schmelzpunkt des Kerns.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Festigkeitsträger einen monofilen oder polyfilen Kern auf und es ist wenigstens eine äußere Festig¬ keitsträgerschicht vorgesehen, die mittels einer anderen Technologie als der Kern hergestellt vorgesehen ist.
Ist gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung die Außenschicht aus einem thermoplastischen Kunststoff vor¬ gesehen und der Kern aus Stahl oder Glasfaser ausgebildet, erreicht man eine Erhöhung der Beweglichkeit und es können höhere Grund-Zuglasten aufgenommen werden. Vorzugsweise weist die Außenschicht eine Außenform mit mehre¬ ren Zacken auf. Derartige Randkonturen erhöhen bei einer Reibschweißung den Kontaktdruck lokal an den Kreuzungspunkten der Festigkeitsträger und erleichtern somit die thermische Verschweißung. Andererseits bietet eine derartige Kontur eine größere Angriffsfläche für das die Festigkeitsträger umgebende Gummi und kann somit mehr Scherkräfte in den Gummi übertragen, ohne dass die Haftung überbeansprucht wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der
Zeichnung hervor. Es zeigt jeweils stark schematisiert sowie im Schnitt: eine Luftfeder mit einem erfindungsgemäßen
Schlauchrollbalg in schematischer Darstellung; einen Schnitt durch den Schlauchrollbalg der Luft¬ feder gemäß Fig. 1 ; die Festigkeitsträger des Schlauchrollbalges; einen Kreuzpunkt der Festigkeitsträger eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen
Schlauchbalges ; einen Festigkeitsträger eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlauchbalges; einen Festigkeitsträger eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlauchbalges; einen Festigkeitsträger eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlauchbalges; einen Festigkeitsträger eines fünftes Ausführungs¬ beispiels eines erfindungsgemäßen Schlauchbalges; einen Festigkeitsträger eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlauchbalges und
Figur 10 einen Festigkeitsträger eines siebten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Schlauchbalges.
Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung eine Luftfeder 1 mit einem erfindungsgemäßen Schlauchrollbalg 2. Der Einsatz eines erfindungsgemäßen Schlauchrollbalges ist jedoch nicht auf eine Luftfeder oder ein Luftfedermodul be¬ grenzt. Eine Anwendung bzw. eine Übertragung der Technologie ist viel mehr überall dort möglich, wo festigkeitsträgerver- stärkte Elastomerstrukturen in Kreuzlagenausführung aus zwei oder mehreren Lagen zum Einsatz kommen. Somit sind denkbare Einsatzbereiche z.B. die Reifen- und Schlauchfertigung und der Einsatz in anderen Roll- und Faltenbälgen für Luftfederungen von PKW, Nutzfahrzeugen, Schienenfahrzeugen, Fahrer- häusern usw ..
Beispielhaft wird nachfolgend die Anwendung in einer Luftfe¬ der 1 für ein Kraftfahrzeug beschrieben.
Die Luftfeder 1 weist ein oberes Endteil 3 in Form eines Luftfederdeckels und ein unters Endteil 4 in Form eines Ab¬ rollkolbens auf, zwischen welchen luftdicht der Schlauchroll¬ balg 2 mit Hilfe von Spannringen 5,6 eingespannt ist. An sei¬ nem unteren Ende ist der Schlauchrollbalg 2 unter Ausbildung einer Abrollfalte 7 an dem Abrollkolben 4 befestigt. Eine Au- ßenführung 8 kann vorgesehen sein, um radiale Kräfte aufzunehmen .
Wie der in Fig. 2 dargestellte Schnitt zeigt, weist der
Schlauchrollbalg 2 eine Balgwand aus einem elastischem Mate- rial auf, in die aus monofilen oder polyfilen Festigkeitsträ¬ ger 8,9 bestehende zwei Festigkeitsträgerlagen eigebettet sind, wobei die Festigkeitsträger 8,9 zur Balgumfangsrich- tung, d.h. zur Querachse Q um spiegelsymmetrische Wickelwin¬ kel , ß geneigt angeordnet sind. Diese sogenannten Kreuzla- genbälge kommen bei freien sowie bei geführten Luftfedern zur Anwendung . Bekannte Schlauchrollbälge weisen üblicherweise zwischen den beiden Festigkeitsträgerlagen eine Zwischengummischicht sowie eine innere und eine äußere Deckgummilage auf. Der Zwischen- gummi fungiert als ein möglichst elastischer Kleber zur gleichzeitigen Verbindung und Trennung der Festigkeitsträger mit Sicherstellung der erforderlichen Kraftübertragung und Beweglichkeit bei der Verbindungsfunktion. Wird der Gummi allerdings z.B. durch zu hohe Dehnungsbelastung im Rahmen der Ermöglichung der Bewegungsmöglichkeit der Festigkeitsträger zerstört, werden die Anforderungen an die Zwischenschicht nicht mehr erfüllt.
Die Übertragung von Kräften zwischen den Festigkeitsträgern und zwischen den Festigkeitsträgerlagen überfordert regelmä- ßig die Festigkeit des Gummis bzw. die Festigkeit der adhäsi¬ ven, üblicherweise durch Haftvermittler optimierten Verbindung zwischen den Festigkeitsträgern und dem Gummi.
Dies stellt einen prinzipiellen Nachteil der bekannten Bälge dar, da somit das Lastniveau von Luftfederbälgen und damit die mögliche Tragkraft einer Luftfeder limitiert werden. Dies trifft insbesondere dann zu, wenn durch höhere Betriebstempe¬ raturen bzw. durch Komfortanforderungen die Festigkeit von Gummi und Haftvermittler weiter gesenkt wird. Um diese Nachteile zu verbessern, sind bei den erfindungsge¬ mäßen Schlauchrollbälgen 2 die Festigkeitsträgerlagen 8, 9 derart in der Balgwand angeordnet, dass eine in Balgumfang¬ richtung eingeleitete Kraftkomponente von der einen Festig¬ keitsträgerlage direkt an die andere Festigkeitsträgerlage übertragen wird. Der Kraftfluß erfolgt somit von den Fes¬ tigkeitsträgern 8 der einen Festigkeitsträgerlage direkt in die Festigkeitsträger 9 der anderen Festigkeitsträgerlage ohne dabei das Gummimaterial zu belasten, in dem die Festig¬ keitsträger 8,9 beider Lagen eingebettet sind.
Damit wird der Schlauchrollbalg 2 befähigt, statisch und dy- namisch höhere Drücke und höhere Temperaturen zu ertragen und einen geringeren Abrollwiderstand zu erzeugen.
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, welche die Festigkeitsträger 8,9 des Schlauchrollbalges 2 zeigt, sind diese an Kreuzpunkten 10 durch ein geeignetes Verfahren fest und ohne weitere Bewe¬ gungsmöglichkeit der verbundenen Festigkeitsträger 8,9 zueinander miteinander verbunden. Dabei wird die erforderliche Beweglichkeit des Netzes aus Festigkeitsträgern 8,9 durch Verbiegen der Festigkeitsträgerabschnitte zwischen den Ver- bindungssteilen bzw. durch Bewegungen zwischen Filamenten eines Festigkeitsträgers 8,9 zueinander ermöglicht. Die Werk¬ stoffeigenschaften (Reißfestigkeit, Reißdehnung, Temperaturerweichung, Versprödung usw.) des Elastomers bzw. des Haftvermittlers zwischen Elastomer und Festigkeitsträger 8,9 sind nicht mehr für das Niveau der übertragbaren Kräfte zuständig, sondern das um Größenordnungen festere Material der Festigkeitsträger 8,9 selbst. Bei der Netzkinematik kommt es im Einsatz der Luftfeder 1 durch die feste Verbindung zu keinen Relativbewegungen an den Kreuzungspunkten 10 der Festigkeits- träger 8,9 und somit nicht zu Abrieb.
Weiter ist an den Deformationen bei der Kraftübertragung das Material der Festigkeitsträger 8,9 mit üblicherweise geringer Hysterese als der des Elastomers beteiligt, so dass der Ab- rollwiderstand des so gebauten Schlauchrollbalges 2 und der Komfort der Luftfeder 1 steigt. Die Festigkeitsträger 8,9, die als Monofile aus einem Fila¬ ment vorgesehen und/oder polyfil aus mehreren Filamenten ausgestaltet sein können, sind beispielsweise durch Verschweißen an den Kreuzpunkten 10 verbunden. Hierbei eignen sich Verfahren wie thermisches Verschweißen oder Reibschweißen (insbesondere Ultraschallschweißen) , mit welchen die Festigkeitsträger 8,9 in einfacher Weise ganz oder teilweise verbunden werden können.
Sind die Festigkeitsträger 8,9 durch Ultraschallverschweißen unter wiederholt flächigem Verpressen der beiden Festigkeitsträgerlagen bei der Konfektion und wiederholt flächiger Einbringung der Ultraschallschwingungen verschweißt vorgesehen, kann dabei ausgenutzt werden, dass nur an den Kreuzungspunkten 10 eine Druckübertragung vom Erreger mit den Ultraschallschwingungen auf den Grund besteht und sich somit nur an den Kreuzungspunkten 10 die zur Schweißung erforderliche Wärme durch Kontaktreibung ausbildet.
Alternativ können die Festigkeitsträger 8,9 durch Kleben an den Kreuzpunkten 10 verbunden sein. Dazu wird im Verlauf der Konfektion zunächst auf innere Festigkeitsträgerlage an deren Oberfläche nach außen Klebstoff aufgetragen, dann die äußere Fadenlage angeordnet (konfektioniert) und zuletzt durch ein unvollständiges Auswaschen der Klebstoff überall dort wieder entfernt, wo er durch die Oberflächenspannung nicht gehalten wurde. Dies ist dann insbesondere an den Kreuzungspunkten 10 der Festigkeitsträger 8,9 der Fall. Fig. 4 zeigt die Festigkeitsträger 8,9 eines ersten Ausführungsbeispiels. Wie ersichtlich ist, sind diese polyfil mit mehreren Filamenten 11,12 ausgebildet, so dass nur einzelne Filamente 11,12 der Festigkeitsträger 8,9 miteinander verbun- den sind.
Zur einfachen Erzeugung der Schweißverbindung können die Festigkeitsträger 8,9 eine Außenschicht 13 aufweisen, deren Schmelzpunkt niedriger ist als ein Schmelzpunkt eines mono- oder polyfilen Kerns 14. Beispielsweise können die Außenschicht 13 und der Kern 14 aus thermoplastischen Kunststoffen mit unterschiedlichen Schmelztemperaturen aufgebaut werden, wobei die Filamente mit niedrigerem Schmelzpunkt im Festig¬ keitsträger 8,9 an der Oberfläche angeordnet sind. Als thermoplastische Kunststoffe kommen z.B. Polyamide, aromati¬ sche Polyamide, Polyester und Polyvinylalkohol in Betracht.
Fig. 5 zeigt hierzu einen Festigkeitsträger 8 eines zweiten Ausführungsbeispiels aus einem polyfilen Kern 13 und einer polyfilen Außenschicht 13.
Ein Festigkeitsträger 8 eines dritten Ausführungsbeispiels ist in Fig. 6 dargestellt. Es ist ersichtlich, dass der Fes¬ tigkeitsträger 8 alternativ zu dem zweiten Ausführungsbei- spiel als Monofil mit einem monofilen Kern 14 und wenigstens einer konzentrisch angeordneten, monofilen Außenschicht 13 vorgesehen ist, wobei dieser Aufbau die Erzeugung der
Schmelztemperatur im Falle einer Reibschweißung erleichtert. Weitere Alternativen sind den Fig. 7 und 8 zu entnehmen. Fig. 7 zeigt einen Festigkeitsträger 8 mit einem monofilen Kern 14 und wenigstens einer konzentrisch angeordneten polyfilen Außenschicht 13. Dagegen zeigt Fig. 8 einen Festig¬ keitsträger 8 mit einem polyfilen Kern 14 und wenigstens ei- ner konzentrisch angeordneten, monofilen Außenschicht 13.
Insbesondere bei den beiden letzten Ausführungsbeispielen, die einen mono- oder polyfilen Kern 14 aufweisen, ist es denkbar, dass die Festigkeitsträger 8,9 äußere Festigkeits¬ trägerschicht aufweisen, die mittels einer anderen Technolo¬ gie als der Kern 14 hergestellt vorgesehen ist. Diese äußere Festigkeitsträgerschicht weist dann - wie weiter oben be¬ schrieben - einen niedrigeren Schmelzpunkt als der Kern 14 auf, welcher zur Längskraftaufnähme vorgesehen ist und mit¬ tels Spinnen, Spritzen oder Walzen hergestellt ist. Die äuße¬ re Festigkeitsträgerschicht kann beispielsweise durch Tauchen oder Spritzen auf den Kern 14 aufgebracht werden. Ein nicht gezeigtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Außenschicht 13 aus einem thermoplastischen Kunststoff vorgesehen und der Kern 14 aus Stahl oder Glasfaser ausgebildet ist, wodurch man eine Erhöhung der Beweglichkeit erreicht und höhere Grund-Zuglasten aufgenommen werden können.
Gemäß dem sechsten und dem siebten Ausführungsbeispiel, wel¬ che in den Fig. 9 und 10 dargestellt sind, weist die Außen¬ schicht 13 jeweils eine Außenform mit mehreren Zacken 15 auf. Derartige Randkonturen erhöhen bei einer Reibschweißung den Kontaktdruck lokal an den Kreuzungspunkten 10 der Festigkeitsträger 8,9 und erleichtern somit die thermische Ver- schweißung. Andererseits bieten diese Konturen eine größere Angriffsfläche für das die Festigkeitsträger 8,9 umgebende Gummi und können somit mehr Scherkräfte in den Gummi übertra¬ gen, ohne dass die Haftung überbeansprucht wird.
Bezugszeichenliste
1 Luftfeder
2 Schlauchrollbalg
3 Endteil
4 Endteil
5 Spannring
6 Spannring
7 Abrollfalte
8 Festigkeitsträger
9 Festigkeitsträger
10 Kreuzpunkt
11 Filament
12 Filament
13 Außenschicht
14 Kern
15 Zacke
Q Querachse

Claims

Patentansprüche
Schlauchrollbalg (2), insbesondere für eine Luftfeder (1), mit einer Balgwand aus einem elastischem Material, in die zwei aus monofilen oder polyfilen Festigkeitsträger (8,9) bestehende Festigkeitsträgerlagen eigebettet sind, wobei die Festigkeitsträger (8,9) zur Balgumfangsrichtung um spiegelsymmetrische Wickelwinkel ( ,β) geneigt angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger¬ lagen derart in der Balgwand angeordnet sind, dass eine in Balgumfangrichtung eingeleitete Kraftkomponente von der einen Festigkeitsträgerlage direkt an die andere Festig¬ keitsträgerlage übertragen wird.
2. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) der beiden Festigkeitsträgerlagen an Kreuzpunkten (10) verbunden sind.
3. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Festigkeitsträger (8,9) durch Verschweißen an den Kreuzpunkten (10) verbunden sind.
4. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) durch Ult- raschallverschweißen unter wiederholt flächigem Verpressen der beiden Festigkeitsträgerlagen bei der Konfektion und wiederholt flächiger Einbringung der Ultraschallschwingungen verschweißt vorgesehen sind.
5. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) durch Kleben an den Kreuzpunkten (10) verbunden sind.
6. Schlauchrollbalg (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) als Monofile vorgesehen und/oder polyfil ausgestaltet sind .
7. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) als Monofile mit ei- nem monofilen Kern (14) und wenigstens einer konzentrisch angeordneten, monofilen Außenschicht (13) vorgesehen sind.
8. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass die Festigkeitsträger (8,9) einen monofilen Kern
(14) und wenigstens eine konzentrisch angeordnete polyfile Außenschicht (13) aufweisen.
9. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich- net, dass die Festigkeitsträger (8,9) einen polyfilen Kern
(14) und wenigstens eine konzentrisch angeordnete, monofi¬ le Außenschicht (13) aufweisen.
10. Schlauchrollbalg (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) eine Außenschicht (13) aufweisen, deren Schmelzpunkt nied¬ riger ist als ein Schmelzpunkt eines Kerns (14) .
11. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Festigkeitsträger (8,9) einen monofilen oder polyfilen Kern (14) aufweisen und wenigstens eine äußere Festigkeitsträgerschicht vorgesehen ist, die mittels einer anderen Technologie als der Kern (14) hergestellt vorgesehen ist.
12. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenschicht aus einem thermo¬ plastischen Kunststoff vorgesehen und der Kern aus Stahl oder Glasfaser ausgebildet ist.
13. Schlauchrollbalg (2) nach Anspruch 10, 11 oder 12, da- durch gekennzeichnet, dass die Außenschicht (13) eine Au¬ ßenform mit mehreren Zacken (15) aufweist.
14. Luftfeder (1) oder Luftfederdämpfer für Fahrzeuge mit einem zwischen einem Luftfederdeckel (3) und einem Luftfe- derabrollkolben (4) luftdicht eingespannten Schlauchrollbalg (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 13.
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