DE2547409A1

DE2547409A1 - Luftfederbalg, insbesondere rollbalg fuer fahrzeug-federungen

Info

Publication number: DE2547409A1
Application number: DE19752547409
Authority: DE
Inventors: Friedrich Waiblinger
Original assignee: Continental Gummi Werke AG
Current assignee: Continental AG
Priority date: 1975-10-23
Filing date: 1975-10-23
Publication date: 1977-04-28
Also published as: AT347799B; IT1072861B; JPS5253187A; FR2328892A1; ATA727176A; GB1564734A; FR2328892B1

Description

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Continental Gummi-Werke Aktiengesellschaft, Hannover

Luftfederbalg, insbesondere Rollbalg für Fahrzeug-Federungen

Die Erfindung bezieht sich auf Luftfederbälge aus Gummi oder gummiähnlichen Kunststoffen mit eingebetteten Verstärkungseinlagen, insbesondere Rollbälge für Fahrzeugfederungen, die mit wenigstens einem der ihren Randwulsten benachbarten Umfangsabschnitte unter Änderungen ihres Durchmessers auf dem Außenmantel eines mit dem zugeordneten Fahrzeugteil zusammenhängenden Kolbengliedes abrollbar sind.

Die bevorzugt für Fahrzeugfederungen, daneben aber auch für andere technische Zwecke als Stoß- oder Bewegungsdämpfer verwendeten üblichen Luftfederbälge sind in Form kurzer Schlauchstücke mit eingezogenen Randwulsten in fester Verspannung oder auch mit nur kraftschlüssiger Verbindung ähnlich der Halterung eines Luftreifens auf der Radfelge zwischen die abzufedernden Teile eingesetzt und führen mit dem Ein- und Ausfedern um ihre Einbaugleichgewichtslage ablaufende Form- und Durchmesseränderungen aus. Dies gilt unabhängig von der Bauart für Falten-, Roll- und sogenannte Halbbälge; besonders groß fallen die Durchmesseränderungen aber bei Rollbälgen mit den Abrollbewegungen der betroffenen Endabschnitte au' den stützenden Kolbengliedern aus. Die aus dem Innendruck herrührenden, in Axial- wie auch in Umfangsrichtung in den Balgwandungen wirkenden Zugkräfte werden von den Verstärkungseinlagen aufgenommen, wobei die zweckentsprechende Wahl des Fadenverlaufes gleichzeitig auch die Einhaltung der vorgegebenen spezifischen Form gewährleistet. Anstelle von Geweben mit einer Vielzahl von unmittelbaren Fadenverflechtungen sind aus unverwebten parallelen Fäden oder Drähten aufgebaute Verstärkungseinlagen im allgemeinen vorzuziehen, weil sie neben fabrikatorischen Vereinfachungen auch eine erhöhte Gebrauchstüchtigkeit und wesentlich längere Lebensdauer der Bälge begründen. Nach den bisher vorherrschenden, in gleichem Maße auf theoretischen Erwägungen wie auf praktischen Erfahrungen

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beruhenden Anschauungen enthalten die bekannten Luftfederbälge stets zwei einander überdeckende Lagen von unter verschiedenen Winkeln gegen die Balglängsachse verlaufenden fadenförmigen Festigkeitsträgern, so daß sich in der Projektion das Bild eines verkreuzten Gewebesystems ergibt. Man hat es dabei in der Hand, durch Einstellen des Eichtungsverlaufes und des Kreuzungswinkels der Festigkeitsträger in den beiden Lagen die Federungscharakteristik der Bälge in dem gewünschten Sinne zu beeinflussen und ihre Formbeständigkeit unter den vorkommenden Betriebsumständen zu erhalten.

Die zunehmenden Anforderungen an die Tragkraft und die Belastbarkeit der Luftfederbälge lassen sich zwar theoretisch durch Erhöhen des Innendruckes erfüllen; doch steht einer sinnvollen Ausnutzung dieser Möglichkeit in der Praxis einmal die festliegende Reißfestigkeit der Einlagenfäden bzw. -drähte und zum anderen die begrenzte Anzahl der je Flächeneinheit der Balgwandung in einer Lage nebeneinander unterzubringenden Festigkeitsträger entgegen. Da die Wahl eines hochfesten Fadenwerkstoffes, z.B. Stahldraht, Glasfaser od. dgl., nicht den erwünschten Spielraum schafft und unter Umständen zu nachteiligen Kompromißlösungen führt, läge es an sich nahe, mehrere einander überdeckende Lagen Festigkeitsträger vorzusehen, um auf diese Weise auch die absolute Anzahl der verfügbaren Festigkeitsträger entsprechend zu erhöhen. Dieser Weg ist aber für die Herstellung funktionsfähiger Luftfederbälge nicht ohne weiteres gangbar, weil die mit den Federbewegungen einhergehenden Durchmesseränderungen notwendig zu beträchtlichen WinkelVerschiebungen der Festigkeitsträger führen müssen; und da diese Winkeländerungen in den einzelnen Lagen unterschiedlich ausfallen, kommt es als Folge davon zu örtlich wechselnden Zerrungen und Stauchungen.

Der Erfindung liegt demgegenüber als Aufgabe zugrunde, die Anzahl der in der Balgwandung unterzubringenden Festigkeitsträger unter Vermeidung oder zumindest wesentlicher Verringerung unzulässiger Spannungen freizügig zu erhöhen und damit die Voraussetzungen zum Herstellen von

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hoch belastbaren Hochdruck-Luftfederbälgen zu schaffen.

Nach der Erfindung ist zum Lösen dieser Aufgabe für Luftfederbälge der eingangs geschilderten Art vorgesehen, daß die Verstärkungseinlagen von mehr als zwei Lagen jeweils parallel zueinander zwischen den Randwulsten durchlaufender fadenförmiger Festigkeitsträger gebildet und die Festigkeitsträger in wenigstens zwei einander benachbarten Lagen parallel zueinander unter einem Winkel gegen die Festigkeitsträger in den anderen Lagen ausgerichtet sind. In praktischer Ausführung des Erfindungsgedankens sind zwei bevorzugte Varianten als Grundanordnungen mit entweder paarweiser oder paketartig gestaffelter Uberkreuzung der Festigkeitsträgerlagen möglich. In dem einen Falle sind dabei die Festigkeitsträger in jeweils einem Paar einander benachbarter Lagen parallel zueinander unter einem Winkel gegen die ihrerseits zueinander parallelen Festigkeitsträger in dem darauffolgenden Lagenpaar, in dem anderen Falle dagegen die Festigkeitsträger in den inneren Lagen parallel zueinander unter einem Winkel gegen die ihrerseits zueinander parallelen Festigkeitsträger in den äußeren Lagen ausgerichtet.

Die Erfindung verläßt das in der gesamten gummi- bzw. kunststoffverarbeitenden Industrie vorherrschende Anordnungsschema der abwechselnd einander kreuzenden Verstärkungseinlagen und gelangt mit der Einführung eines neuartigen Festigkeitsträgerverbandes zu überraschenden, in ihren Auswirkungen auf das dynamische Verhalten der Luftfederbälge nicht vorhersehbaren Vorteilen. Die erfindungsgemäße Zusammenfassung jeweils gleichlaufender Festigkeitsträgerlagen ergibt eine für die Abrollbewegungen der Balgwandungen günstige bessere Uberdeckung der in der Projektion der Lagen sich bildenden Fadenrauten. Da die übereinandergeschichteten Lagen um mehr als die Dicke eines Fadens unterschiedliche Durchmesser - von innen nach außen steigend - aufweisen, beim Einfedern bzw. beim Auflaufen auf das stützende Kolbenglied aber sozusagen gekrempelt und im umgekehrten Maßverhältnis auf dessen Außenmantel abgerollt werden, unterliegen die Rautenwinkel bei der üblichen abwechselnden Kreuzung vergleichsweise weitreichenden Änderungen in einer Größenordnung von mehreren Graden. Dagegen hat die erfindungsgemäße paarweise oder

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paketartige Schichtung der jeweils gleichlaufenden Lagen mit einer entsprechenden Verschiebung der Kreuzungsebene eine zur Bedeutungslosigkeit verringerte Differenz der Rautenwinkel zur Folge. Die in einer Größenordnung von einigen Hundertstel Grad sich bewegenden Winkelunterschiede lassen aber auch demgemäß verminderte Zerrungen bzw. Stauchungen der Festigkeitsträger und der Verbindungsschichten zwischen den einzelnen Lagen und infolgedessen eine beträchtlich längere Lebensdauer der Bälge erwarten. Es kommt hinzu, daß die parallel verlaufenden Festigkeitsträger verschiedener Lagen innerhalb des Abrollbogens geringere Krümmungsunterschiede und damit im ganzen gleichmäßigere Belastung erfahren, so daß die Festigkeit auch der inneren Fadenlagen weitaus besser ausgenutzt wird und als Folge davon die neuartigen Luftfederbälge mit einem vergleichsweise höheren Innendruck beaufschlagt werden können.

Schließlich ermöglicht die gegenüber der herkömmlichen Anordnung verminderte Anzahl von Kreuzungsflächen - gleiche Lagenzahl vorausgesetzt die Herstellung von Luftfederbälgen mit deutlich verminderter Wandstärke, was wiederum "ein störungsfreies Ein- und Ausfedern bzw. Abrollen begünstigt, die aus der Walkarbeit entstehende Erwärmung in niedrigen Grenzen hält und außerdem größere Freizügigkeit im Aufbauen und Abstimmen der Schichtenfolge aufeinander eröffnet. So können beispielsweise zwischen den unter einem Winkel zueinander ausgerichtete Festigkeitsträger enthaltenden benachbarten Lagen unverstärkte Gummi- oder Kunststoffzwischenschichten größerer Dicke als zwischen den einander parallele Festigkeitsträger enthaltenden benachbarten übrigen Lagen vorgesehen sein, um das Auftreten von Spannungsspitzen an den Kuppen der einander kreuzenden Fäden oder Drähte abzubauen und gegenseitige Berührungen mit Sicherheit auszuschließen.

Die Erfindung ist anhand der schematischen Darstellung von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung verdeutlicht. In der Zeichnung ist:

Fig. 1 ein Rollbalg für eine Fahrzeug-Luftferderung im Längsschnitt im Einbauzustand und

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. α.

Fig. 2 und 3 zwei Varianten einer Einzelheit des Rollbalges gemäß dem Kreisausschnitt I in Fig. 1.

Der gezeichnete Rollbalg h ist in Form eines zylindrischen Schlauchkörpers aus Gummi oder gummiähnlichen elastischen Kunststoffen mit eingebetteten Verstärkungseinlagen hergestellt und mit Hilfe zweier eingezogener Randwulste 1 4 druckdicht an zugeordneten Anschlagflächen der abzufedernden Fahrzeugteile 5» 6 festgelegt. Durch eine Anschlußbohrung 15 in dem Fahrzeugteil 5 kann der Innenraum des Rollbalges k mit Druckgas, in der Regel Druckluft beaufschlagt werden. Das in der Zeichnung untere Fahrzeugteil 6 ist als stützendes Kolbenglied ausgebildet, um auf seinem zylindrischen Außenmantel die beim Einfedern des Rollbalges wandernde Rollfalte 2h aufzunehmen. Gleichzeitig dient es als Zusatzluftbehälter und ist zu diesem Zwecke nach dem Innenraum des Rollbalges über eine weite Bohrung offen, nach außen dagegen durch eine fest eingesetzte Stirnplatte 16 abgedichtet.

Die in die Balgwandung eingebetteten Verstärkungseinlagen sind in nicht weiter dargestellter Weise an üblichen Kernringen in den Randwulsten 1*l· des Rollbalges verankert. Sie bestehen gemäß der Zeichnung in Fig. 2 aus sechs Lagen jeweils parallel zueinander ohne Berührung durchlaufender Fäden oder ähnlicher Festigkeitsträger, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die mit "a" bezeichneten Lagen untereinander gleichlaufend aber in einem Winkel zu den wiederum unter sich gleichlaufenden Lagen "b" ausgerichtet sind. Der Schemazeichnung ist allein aus Gründen der Deutlichkeit unu Übersichtlichkeit ein 90 -Kreuzungssystem zugrunde gelegt. Die Erfindung ist aber keineswegs hierauf beschränkt; vielmehr bleibt die Wahl eines zweckmäßigen Winkelunterschiedes und der Gesamtausrichtung gegenüber der Längsachse des Rollbalges im vorliegenden Zusammenhang vollständig offen. Von Bedeutung ist allein die paarweise Zusammenfassung der Lagen a und b in der Weise, daß sich zwischen den insgesamt sechs Lagen nur zwei Flächen mit direkten Fadenkreuzungen ergeben. Der Abstand zwischen den unterschiedlich ausgerichteten Lagenpaaren a, b ist durch Einbau vergleichsweise dicker Zwischenschichten Z wesentlich größer als unter jeweils gleichlaufen-

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den Lagen gehalten.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 3 sind die Lagen a und b jeweils paektartig zusammengefaßt und durch eine einzige Zwischenschicht Z voneinander getrennt.

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Leefseite

Claims

Patentansprüche;

Luftfederbalg aus Gummi oder gummiähnlichen elastischen Kunststoffen mit eingebetteten Verstärkungseinlagen, insbesondere Rollbalg für Fahrzeugfederungen, der mit wenigstens einem der seinen Randwulsten benachbarten Umfangsabschnitte unter Änderungen seines Durchmessers auf dem Außenmantei eines mit dem zugeordneten Fahrzeugteil zusammenhängenden Kolbengliedes abrollbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinlagen (a, b) von mehr als zwei Lagen jeweils parallel zueinander zwischen den Randwulsten (1*0 durchlaufender fadenförmiger Festigkeitsträger gebildet und die Festigkeitsträger in wenigstens zwei einander benachbarten Lagen parallel zueinander unter einem Winkel gegen die Festigkeitsträger in den anderen Lagen ausgerichtet sind,

_r2. -alg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsträger in jeweils einem Paar einander benachbarter Lagen (a) parallel zueinander unter einem Winkel gegen die ihrerseits zueinander parallelen Festigkeitsträger in dem darauffolgenden Lagenpaar (b) ausgerichtet sind.

■lg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Festigkeitsträger in den inneren Lagen (b) parallel zueinander unter einem Winkel gegen die ihrerseits zueinander parallelen Festigkeitsträger in den äußeren Lagen (a) ausgerichtet sind.

•lg nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß zwischen unter einem Winkel zueinander ausgerichtete Festigkeitsträger enthaltenden benachbarten Lagen (a, b) Zwischenschichten (Z) größerer Dicke als zwischen einander parallele Festigkeitsträger enthaltenden benachbarten Lagen vorgesehen sind.

Hannover, den 22. Oktober 1975
75-73 P / 80 G/Sü Sü/Lo

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ORIGINAL INSPECTED