EP1395762A1 - Air-spring system - Google Patents

Air-spring system

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Publication number
EP1395762A1
EP1395762A1 EP02745108A EP02745108A EP1395762A1 EP 1395762 A1 EP1395762 A1 EP 1395762A1 EP 02745108 A EP02745108 A EP 02745108A EP 02745108 A EP02745108 A EP 02745108A EP 1395762 A1 EP1395762 A1 EP 1395762A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cover
air
bellows
loop
air spring
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02745108A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Cord LÜHMANN
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.)
Carl Freudenberg KG
Original Assignee
Phoenix AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Phoenix AG filed Critical Phoenix AG
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Withdrawn legal-status Critical Current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

Definitions

  • the invention relates to an air spring arrangement, consisting at least of a cover, rolling piston and air bellows made of elastomeric material, which is usually provided with an embedded strength member, the two bellows ends being attached to the cover on the one hand and to the rolling piston on the other hand, whereby the air bellows encloses a volume-elastic air chamber, wherein the air bellows also forms two loops, namely:
  • a second loop which is connected to a rolling area of the lid.
  • air spring in a double loop construction is known in particular in the automotive field of application, reference being made, for example, to the following documents: DE 198 42 733 A1 DE 100 50 028 A1, DE 101 03 493 A1, WO 00/77417 A1 and US 3,876,193.
  • the air springs Due to the axis in which the air springs are installed according to the state of the art, the air springs must provide the axis-specific gimbals.
  • One of the components, the rolling piston or cover, is fixed to the body.
  • the other component is firmly connected to the handlebars of the axle (chassis connection).
  • the design principle according to the state of the art allows only small angle settings. Either there is a component collision, a cut-out. Buckling of the air bellows or compressive stresses in the strength member of the bellows that could damage life.
  • the object of the invention is to provide an air spring that allows higher angular adjustments without buckling, colliding with components or building up compressive stresses in the strength member, with the proviso that an air spring can be installed much deeper in the axis and resulting higher demands on the gimbals.
  • the second loop lies on the lid with respect to the support points only in the maximum deflection and rebound position.
  • this new construction means that no compressive stresses occur in the air bellows in the area of the cover also prevents lateral forces resulting from this.
  • the decrease in lateral forces results in a decreasing load on the suspension elements of the axle parts and thus also an improvement in driving comfort.
  • the decrease in the transverse forces results in a decrease in the resulting frictional forces in the sealing and contact elements.
  • FIG. 1 shows a representation of a double loop construction, the second loop resting on two support points;
  • FIG. 2 shows a representation of a double loop construction according to section line AA (FIG. 1);
  • Fig. 3 is an illustration which is rotated by 90 ° compared to the double loop construction according to Fig. 1;
  • Fig. 4 is an illustration of a double loop construction along section line A-A (Fig. 3).
  • FIG. 1 shows an air spring arrangement 1 with the essential basic components, namely air bellows 4, cover 2 and rolling piston 3.
  • the cover which is fixed in place on the body, can be designed as a pressure vessel, possibly in connection with a valve (DE 198 19 642 A1).
  • the rolling piston is firmly connected to the handlebar of the axle.
  • the first loop 7 of the air bellows slides along the outer wall 10 of the rolling piston during the deflection and rebounding, reference being made in particular to FIG. 2.
  • the second loop 8 of the air bellows corresponds circumferentially to the rolling area of the cover.
  • the roll-off area therefore has the meaning of a roll-off surface which is usually of an arcuate (concave) design.
  • Cone surfaces (DE 101 03493 A1) are also common.
  • the second loop 8 on the cover 2 only rests on two points 11.
  • the second loop rolls over the support points 11.
  • the two support points are arranged at the same distance from one another, in particular in the circumferential direction of the cover.
  • the support points 11 are formed by contouring the cover 2, in particular in the form of a step contour, reference being made in this regard in particular to FIG. 3.
  • FIG. 2 shows the area of the second loop 8 without contact with the cover 2.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Fluid-Damping Devices (AREA)
  • Vehicle Body Suspensions (AREA)
  • Diaphragms And Bellows (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Abstract

The invention relates to an air-spring system (1), which is at least comprised of a cover (2), a roll-off plunger (3) and air-spring bellows (4) that are made of an elastomeric material and that are in most cases provided with an embedded stabilizing support, the two bellows ends being fastened to the cover and to the roll-off plunger, whereby the air-spring bellows enclose a volume-elastic air chamber while forming two loops (7, 8). The first loop (7) is adapted to glide on the outer wall of the roll-off plunger (3) and the second loop (8) communicates with a roll-off section of the cover (2). The inventive air-spring system (1) is further characterized in that the second loop (8) rests on the cover (2) only on two points (11) and rolls off via said points of support (11) when the angle of the air spring bellows (4) is modified by the deflection and the rebound of the roll-off plunger (3).

Description

Luftfederanordnung Air spring arrangement
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Luftfederanordnung, bestehend wenigstens aus einem Deckel, Abrollkolben und Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff, der zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger versehen ist, wobei die beiden Balgenden am Deckel einerseits und am Abrollkolben andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg eine volumenelastische Luftkammer einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg zwei Schlaufen ausbildet, nämlich:The invention relates to an air spring arrangement, consisting at least of a cover, rolling piston and air bellows made of elastomeric material, which is usually provided with an embedded strength member, the two bellows ends being attached to the cover on the one hand and to the rolling piston on the other hand, whereby the air bellows encloses a volume-elastic air chamber, wherein the air bellows also forms two loops, namely:
- eine erste Schlaufe, die an der Außenwand des Abrollkolbens entlang gleiten kann; sowie- A first loop that can slide along the outer wall of the rolling piston; such as
- eine zweite Schlaufe, die mit einem Abrollbereich des Deckels in Verbindung steht.- A second loop, which is connected to a rolling area of the lid.
Eine gattungsgemäße Luftfederanordnung (Kurzbezeichnung „Luftfeder") in Doppelschlaufenkonstruktion ist insbesondere im Kfz-Anwendungsbereich bekannt, wobei beispielsweise auf folgende Druckschriften verwiesen wird: DE 198 42 733 A1 DE 100 50 028 A1, DE 101 03 493 A1, WO 00/77417 A1 und US 3 876 193.A generic air spring arrangement (short name "air spring") in a double loop construction is known in particular in the automotive field of application, reference being made, for example, to the following documents: DE 198 42 733 A1 DE 100 50 028 A1, DE 101 03 493 A1, WO 00/77417 A1 and US 3,876,193.
Diese Konstruktionsart ist dabei sowohl für den Axialbalg (DE 36 43 073 A1 ) als auch für den Kreuzlagenbalg (DE 29 04522 A1) möglich, wobei bei Verwendung eines Axialbalges vorzugsweise eine Außenführung vorhanden ist.This type of construction is possible both for the axial bellows (DE 36 43 073 A1) and for the cross-layer bellows (DE 29 04522 A1), an external guide preferably being provided when using an axial bellows.
Durch die Achse, in der die Luftfedern gemäß Stand der Technik eingebaut werden, müssen die Luftfedern die achsspezifische Kardanik erbringen. Eines der Bauteile, Abrollkolben oder Deckel, ist ortsfest an der Karosserie befestigt. Das andere Bauteil ist fest mit dem Lenker der Achse (Fahrwerkanbindung) verbunden. Bei Ein- und Ausfedervorgängen stellt sich eine Winkel- und Abstandsveränderung zu dem feststehenden Bauteil ein. Das Konstruktionsprinzip nach dem Stand der Technik lässt nur geringe Winkeleinstellungen zu. Entweder kommt es zu einer Bauteilkollision, zu einem Ausbzw. Einknicken des Luftfederbalges oder es kommt zu lebensdauerschädlichen Druckspannungen im Festigkeitsträger des Balges.Due to the axis in which the air springs are installed according to the state of the art, the air springs must provide the axis-specific gimbals. One of the components, the rolling piston or cover, is fixed to the body. The other component is firmly connected to the handlebars of the axle (chassis connection). With compression and rebound processes, there is a change in angle and distance to the fixed component. The design principle according to the state of the art allows only small angle settings. Either there is a component collision, a cut-out. Buckling of the air bellows or compressive stresses in the strength member of the bellows that could damage life.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Luftfeder bereit zu stellen, die höhere Winkelverstellungen zulässt, ohne auszuknicken, mit Bauteilen zu kollidieren oder Druckspannungen im Festigkeitsträger aufzubauen, und zwar mit der Maßgabe, dass eine Luftfeder wesentlich tiefer in die Achse eingebaut werden kann und die daraus resultierenden höheren Ansprüche an die Kardanik erfüllt werden.The object of the invention is to provide an air spring that allows higher angular adjustments without buckling, colliding with components or building up compressive stresses in the strength member, with the proviso that an air spring can be installed much deeper in the axis and resulting higher demands on the gimbals.
Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, dass die zweite Schlaufe am Deckel nur auf zwei Punkten aufliegt und bei Winkelveränderungen des Luftfederbalges, bedingt durch das Ein- und Ausfedern des Abrollkolbens, über die Auflagepunkte abrollt.This task is solved by the fact that the second loop on the cover only rests on two points and rolls over the support points when the air bellows changes in angle due to the deflection and rebound of the rolling piston.
Ein Aufliegen der zweiten Schlaufe am Deckel in Bezug auf die Auflagepunkte erfolgt, im günstigsten Fall, erst in der maximalen Ein- und Ausfederposition.In the best case, the second loop lies on the lid with respect to the support points only in the maximum deflection and rebound position.
Dadurch, dass durch diese neuartige Konstruktion im Bereich des Deckels keine Druckspannungen im Luftfederbalg auftreten, werden weiterhin auch daraus resultierende Querkräfte vermieden. Das Abnehmen von Querkräften hat eine abnehmende Belastung der Aufhängungselemente der Achseteile zur Folge und somit auch eine Fahrkomfortverbesserung.The fact that this new construction means that no compressive stresses occur in the air bellows in the area of the cover also prevents lateral forces resulting from this. The decrease in lateral forces results in a decreasing load on the suspension elements of the axle parts and thus also an improvement in driving comfort.
In einer Anordnung der Luftfeder mit einem Führungselement als zusätzliches Bauteil, beispielsweise einem Schwingungsdämpfer (DE 100 50 028 A1), hat die Abnahme der Querkräfte eine Abnahme der resultierenden Reibungskräfte in den Dichtungs- und Kontaktelementen zur Folge.In an arrangement of the air spring with a guide element as an additional component, for example a vibration damper (DE 100 50 028 A1), the decrease in the transverse forces results in a decrease in the resulting frictional forces in the sealing and contact elements.
Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf schematische Zeichnungen erläutert. Es zeigen:The invention will now be explained using an exemplary embodiment with reference to schematic drawings. Show it:
Fig. 1 eine Darstellung einer Doppelschlaufenkonstruktion, wobei die zweite Schlaufe auf zwei Auflagepunkten aufliegt; Fig. 2 eine Darstellung einer Doppelschlaufenkonstruktion gemäß Schnittlinie A-A (Fig. 1);1 shows a representation of a double loop construction, the second loop resting on two support points; FIG. 2 shows a representation of a double loop construction according to section line AA (FIG. 1);
Fig. 3 eine Darstellung, die gegenüber der Doppelschlaufenkonstruktion gemäß Fig. 1 um 90° gedreht ist;Fig. 3 is an illustration which is rotated by 90 ° compared to the double loop construction according to Fig. 1;
Fig. 4 eine Darstellung einer Doppelschlaufenkonstruktion gemäß Schnittlinie A-A (Fig. 3).Fig. 4 is an illustration of a double loop construction along section line A-A (Fig. 3).
Fig. 1 zeigt eine Luftfederanordnung 1 mit den wesentlichen Grundbauteilen, nämlich Luftfederbalg 4, Deckel 2 und Abrollkolben 3. Der Deckel, der ortsfest an der Karosserie befestigt ist, kann als Druckbehälter ausgebildet sein, gegebenenfalls in Verbindung mit einem Ventil (DE 198 19 642 A1 ). Der Abrollkolben ist fest mit dem Lenker der Achse verbunden.1 shows an air spring arrangement 1 with the essential basic components, namely air bellows 4, cover 2 and rolling piston 3. The cover, which is fixed in place on the body, can be designed as a pressure vessel, possibly in connection with a valve (DE 198 19 642 A1). The rolling piston is firmly connected to the handlebar of the axle.
Die erste Schlaufe 7 des Luftfederbalges gleitet bei der Ein- und Ausfederung an der Außenwand 10 des Abrollkolbens entlang, wobei insbesondere auf die Fig. 2 verwiesen wird.The first loop 7 of the air bellows slides along the outer wall 10 of the rolling piston during the deflection and rebounding, reference being made in particular to FIG. 2.
Nach dem Stand der Technik korrespondiert die zweite Schlaufe 8 des Luftfederbalges umlaufend mit dem Abrollbereich des Deckels. Der Abrollbereich hat demnach die Bedeutung einer Abrollfläche, die zumeist bogenförmig (konkav) ausgebildet ist. Auch Konusflächen (DE 101 03493 A1) sind üblich.According to the prior art, the second loop 8 of the air bellows corresponds circumferentially to the rolling area of the cover. The roll-off area therefore has the meaning of a roll-off surface which is usually of an arcuate (concave) design. Cone surfaces (DE 101 03493 A1) are also common.
Im Gegensatz zu dem flächigen Abrolikonzept nach dem Stand der Technik liegt hier die zweite Schlaufe 8 am Deckel 2 nur auf zwei Punkten 11 auf. Bei Winkelveränderungen des Luftfederbalges, bedingt durch das Ein- und Ausfedern des Abrollkolbens, rollt die zweite Schlaufe über die Auflagepunkte 11 ab. Die beiden Auflagepunkte sind insbesondere in Umfangsrichtung des Deckels im gleichen Abstand zueinander angeordnet. Die Auflagepunkte 11 sind durch eine Konturierung des Deckels 2 gebildet, insbesondere in Form einer Stufenkonturierung, wobei diesbezüglich insbesondere auf die Fig. 3 verwiesen wird.In contrast to the flat abrolone concept according to the prior art, the second loop 8 on the cover 2 only rests on two points 11. In the event of changes in the angle of the air bellows, caused by the roll-in piston compressing and deflecting, the second loop rolls over the support points 11. The two support points are arranged at the same distance from one another, in particular in the circumferential direction of the cover. The support points 11 are formed by contouring the cover 2, in particular in the form of a step contour, reference being made in this regard in particular to FIG. 3.
Fig. 2 zeigt im Gegensatz zu Fig. 4 den Bereich der zweiten Schlaufe 8 ohne Auflagekontakt mit dem Deckel 2.In contrast to FIG. 4, FIG. 2 shows the area of the second loop 8 without contact with the cover 2.
Das erfindungsgemäße Konzept mit den zwei Auflagepunkten 11 für die zweite Schlaufe 8 gilt auch für eine Luftfederanordnung, bei der der Abrollkolben als oberes Bauteil ortsfest mit der Karosserie verbunden ist, währen der Deckel dann als unteres Bauteil mit dem Lenker der Achse in Verbindung steht (WO 00/77417 A1). The concept according to the invention with the two support points 11 for the second loop 8 also applies to an air spring arrangement in which the rolling piston is fixedly connected to the body as the upper component, while the cover is then connected to the handlebar of the axle as the lower component (WO 00/77417 A1).
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
Luftfederanordnung Deckel (Druckbehälter) Abrollkolben (Tauchkolben) Luftfederbalg Balgende mit Befestigung am Deckel mittels Klemmring Balgende mit Befestigung am Abrollkolben mittels Klemmring erste Schlaufe (Rollfalte) zweite Schlaufe (Rollfalte) volumenelastische Luftkammer Außenwand (Abrollfläche) des Abrollkolbens Auflagepunkt für die zweite Schlaufe Bereich der zweiten Schlaufe ohne Auflagekontakt mit dem Deckel Air spring arrangement of the cover (pressure container) Roll-off piston (plunger) Air bellows Bellend with attachment to the cover using a clamping ring Bellend with attachment to the roll-off piston using a clamping ring Loop without contact with the lid

Claims

Patentansprüche claims
1. Luftfederanordnung (1 ), bestehend wenigstens aus einem Deckel (2), Abrollkolben (3) und Luftfederbalg (4) aus elastomerem Werkstoff, der zumeist mit einem eingebetteten Festigkeitsträger versehen ist, wobei die beiden Balgenden (5, 6) am Deckel einerseits und am Abrollkolben andererseits befestigt sind, wodurch der Luftfederbalg eine volumenelastische Luftkammer (9) einschließt, wobei ferner der Luftfederbalg zwei Schlaufen (7, 8) ausbildet, nämlich:1. Air spring arrangement (1), consisting at least of a cover (2), rolling piston (3) and air spring bellows (4) made of elastomeric material, which is usually provided with an embedded reinforcement, the two bellows ends (5, 6) on the lid on the one hand and are attached to the rolling piston on the other hand, whereby the bellows encloses a volume-elastic air chamber (9), the bellows also forming two loops (7, 8), namely:
- eine erste Schlaufe (7), die an der Außenwand (10) des Abrollkolbens (3) entlang gleiten kann; sowie- A first loop (7) which can slide along the outer wall (10) of the rolling piston (3); such as
- eine zweite Schlaufe (8), die mit einem Abrollbereich des Deckels (2) in Verbindung steht;- A second loop (8) which is connected to a rolling area of the cover (2);
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
- die zweite Schlaufe (8) am Deckel (2) nur auf zwei Punkten (11) aufliegt und bei Winkelveränderungen des Luftfederbalges (4), bedingt durch das Ein- und Ausfedern des Abrollkolbens (3), über die Auflagepunkte (11 ) abrollt.- The second loop (8) on the cover (2) only rests on two points (11) and rolls over the support points (11) in the event of changes in the angle of the air bellows (4) due to the deflection and rebound of the rolling piston (3).
2. Luftfederanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagepunkte (11 ) durch eine Konturierung des Deckels (2) gebildet sind.2. Air spring arrangement according to claim 1, characterized in that the support points (11) are formed by contouring the cover (2).
3. Luftfederanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagepunkte (11) durch eine Stufenkonturierung des Deckels (2) gebildet sind.3. Air spring arrangement according to claim 2, characterized in that the support points (11) are formed by a step contouring of the cover (2).
4. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung des Deckels (2) die beiden Auflagepunkte (11) im gleichen Abstand zueinander angeordnet sind. Luftfederanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufliegen der zweiten Schlaufe (8) am Deckel (2) erst in der maximalen Ein- und Ausfederungsposition erfolgt. 4. Air spring arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the two support points (11) are arranged at the same distance from one another in the circumferential direction of the cover (2). Air spring arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second loop (8) rests on the cover (2) only in the maximum deflection and rebound position.
EP02745108A 2001-06-15 2002-05-31 Air-spring system Withdrawn EP1395762A1 (en)

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