具有由热塑性塑料制成的塑料空气弹簧盖的空气弹簧滑柱的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的空气弹簧滑柱/滑柱组件。

背景技术：

例如从文献de102012012902a1中已知一种空气弹簧滑柱，该空气弹簧滑柱布置在机动车底盘或轮架与机动车车身之间。空气弹簧滑柱通常包括空气弹簧和减振器/阻尼器。空气弹簧执行缓冲车轮的功能，而减振器衰减车轮或机动车车身的振动。

空气弹簧主要包括空气弹簧盖、卷动活塞和气密地夹紧在两者之间的卷动气囊，由此限定了承受空气压力的工作空间。卷动气囊被由套筒形的外导向部包围，并在压缩过程中在同心的卷动活塞上卷动，形成卷动褶部。通过空气弹簧盖使空气弹簧滑柱借助于相应的紧固件与机动车车身连接。

布置在空气弹簧内部的减振器一方面与轮架连接，另一方面借助于其可沉入减振器管中的活塞杆经由减振器支承件紧固在空气弹簧盖中。特别是在空气弹簧滑柱的动态运行中，特别是在空气弹簧盖的被设计成罐形的支承件接纳部上作用强的拉力和压力。由于减振器的减振器支承件被支承在该支承件接纳部中，同时通过该支承件接纳部使整个空气弹簧滑柱与车身连接，因此该构件必须具有特别的强度特性。

已知的是，大部分大型空气弹簧盖由至少两个构件制成。在此，在构件的力锁合的连接中，使用相同的材料，通常是金属，特别是支承件接纳部也是由这种材料制成。例如，从文献de102013212982a1中已知这种盖。

此外，对空气弹簧滑柱的空气弹簧盖也提出了各种要求。如上所述，整个空气弹簧滑柱通过空气弹簧盖连接至机动车车身。此外，作为受压体或作为包括大的空气体积的盖的空气弹簧盖是空气弹簧的形成弹簧作用的内部容积的一部分。因此，空气弹簧盖还必须确保空气弹簧的内部空间相对于外部压力密封地被封闭。此外，卷动气囊借助于夹紧环连接到由空气弹簧盖提供的夹紧基部上。最后，空气弹簧盖还必须为空气连接和附加体积提供压力密封的接纳部。

作为空气弹簧滑柱与底盘连接部之间的连接元件，强的力通过空气弹簧盖传导。这些传入和传导的力一方面是静态的性质(用于支承车辆重量的支承力)和动态的性质(在行驶期间由于压缩/弹回状态造成的时间上变化的力)，其中动态力叠加在静态力上。在减振器(减振器支承件)的连接点处，动态的、与弹簧速度相关的拉力或压力作用在空气弹簧盖上。

也通过产生弹簧作用的盖空间的在内部施加压力的气体力而产生作用在空气弹簧滑柱的空气弹簧盖上的力，该气体力可以由于变化的压力被分为静态分量和动态分量。

为了实现空气弹簧盖的完全密封，在功能上有利的是，盖被制造为由一种材料或者说由一组可以很好地彼此连接的材料制成的封闭套管，其中该部件不会被其他构件——其例如具有更佳的强度特性——穿通。这是因为这种穿通部必须还要通过特别的措施密封。任何密封在其压力密封性方面都容易受到影响，并且额外涉及另一工艺步骤。

例如，从文献de102015100281a1中已知一种由不同的材料、即塑料和金属制成的复合盖。

这种情况涉及一种金属质的上部件，该上部件被热塑性塑料包封注塑。因此提供一种复合构件，该复合构件满足密封要求和强度要求。在此，为减振器支承件提供由金属材料制成的法兰，通过该法兰建立与底盘的连接。金属质的减振器支承件接纳部在强度方面提供了一种很好的解决方案，但是由于其密度而重量较大。因此空气弹簧盖的盖筒身的其余部分由热塑性材料制成，以便减小自重。在此，法兰至少局部地被热塑性材料包围，由此实现了空气弹簧盖的气密性。

在这种解决方案中不利的是，为了压力密封，需要在位于内部的金属质法兰与面向盖内部的压力密封的盖筒身之间布置压力密封的连接。这至少如此实现，即，减振器支承件接纳部也在内侧被热塑性材料包封注塑。该减振器支承件接纳部还为活塞杆设置插入部和导向部，以便提供足够的密封性。此外减振器支承件接纳部在上侧通过压力密封的封盖封闭。由于上述穿通部，所有这些措施都是必须的。

技术实现要素：

因此本发明的目的是，提供一种改善的空气弹簧滑柱的空气弹簧盖，该空气弹簧盖以简单的方式保证了气密性，同时重量轻地制造，但又具有足够的稳定性和强度。

本发明所基于的目的通过独立权利要求的特征实现。

根据本发明提供了一种用于机动车的空气弹簧滑柱，其包括空气弹簧和减振器，用于对机动车底盘的振动进行衰减和弹性支撑，其中，空气弹簧包括空气弹簧盖和卷动活塞，由弹性体材料制成的卷动气囊被气密地夹紧在空气弹簧盖与卷动活塞之间，空气弹簧盖具有减振器支承件接纳部，减振器的减振器支承件布置在该减振器支承件接纳部中，空气弹簧盖具有夹紧基部，卷动气囊的第一端部连接于该夹紧基部，至少空气弹簧盖的减振器支承件接纳部完全由塑料材料制成，该塑料材料是热塑性塑料。

基本上本领域技术人员的保留意见是，空气弹簧滑柱的空气弹簧盖、即连同减振器的支承件仅由塑料制成。但是塑料相对于金属材料不满足强度要求，特别是在动态运行中。因此仍然采用由金属制成的减振器支承件接纳部。

以根据本发明的方式提出，完全由热塑性材料制成的减振器支承件接纳部可以满足力的要求。就是说，特别是减振器支承件接纳部未通过其他元件加强。不提供由其他材料制成的其他构件来在强度方面支持减振器支承件接纳部。仅提供由空气弹簧盖的材料形成的减振器支承件接纳部用于支承减振器支承件。

在壁部区域和底部区域中的合适壁厚的情况下，减振器支承件接纳部满足了力的要求，并在持续运行中被证明是格外稳定的。就是说，基于减振器的动态的拉力和压力成功地被减振器支承件接纳部的热塑性材料吸收，并导入机动车车身中。

热塑性塑料具有良好的注塑和焊接性能。因此这种材料特别适合用于空气弹簧滑柱的空气弹簧盖。通过使用热塑性塑料可以实现各种几何结构来实现尽可能大的盖容积。同时热塑性塑料在减振器支承件接纳部区域中具有足够的强度，该强度决定性地通过变化的填料比例确定。因此热塑性塑料优选是纤维增强的。这种热塑性塑料可以是pa6、pa6.6、pa12。

在位于内部的减振器支承件接纳部中嵌入减振器的减振器支承件。该减振器支承件提供了对减振器的弹性解耦并旨在衰减作用在空气弹簧盖上的振动。因此，减振器支承件原则上包括承载部件，该承载部件在活塞杆的自由端部上由螺母紧固。该承载部件又被弹性体元件包围，该弹性体元件也可以硫化成型在该承载部件上。通常情况下，弹性体元件通过以其下侧放置在减振器支承件接纳部中，而弹性元件的径向外壁贴靠在减振器支承件接纳部的筒形部分上。

减振器支承件接纳部优选设计为罐形的。该罐形的形状的特征至少在于底部和筒形壁部。因此该减振器支承件接纳部理想地适用于容纳减振器支承件，并可以良好地通过注塑成型方法制造。

减振器支承件接纳部的底部优选由热塑性塑料制造。此外，减振器支承件接纳部的壁部也由热塑性材料制造。减振器支承件接纳部还包括凸缘，借助于该凸缘使空气弹簧滑柱连接到机动车车身上。该凸缘或边缘自筒形壁部起径向向外部延伸。凸缘优选由热塑性材料制成。

罐形的减振器支承件接纳部的所有这三个区域都将作用力导入车身中。由热塑性材料制造的实施方式也被证明是稳定的且可承重的。

根据另一优选的实施方式，在空气弹簧盖的内部提供具有多个加强肋的肋片结构。该肋片结构在空气弹簧盖内部基于多个加强肋形成，该加强肋设置在减振器支承件接纳部外侧与盖筒身的内侧之间并使二者连接。由此，肋片结构加强了空气弹簧盖的整体强度，特别是避免了由于气体内压造成的爆裂。

加强肋优选由空气弹簧盖的热塑性材料形成。在此展现了注塑方法的优点，因为通过该注塑方法可以由与空气弹簧盖相同的材料在一个过程中形成各种肋结构。

根据另一优选的实施方式，夹紧基部在内侧设有金属质的加强环。卷动气囊在端部侧连接在夹紧基部上。就是说，卷动气囊上端部的端部段与夹紧基部的轴向支承面进行面接触，并通过夹紧环或卡环紧固到该夹紧基部。根据要求，金属环安装在夹紧基部的内侧，以便加强该夹紧基部。

根据另一优选的实施方式，夹紧基部由热塑性材料制成。与减振器支承件接纳部相同，空气弹簧盖的夹紧基部由热塑性塑料制成。该夹紧基部具有高的强度。该夹紧基部的壁厚的合适设计也满足了对夹紧卷动气囊的力要求。

根据另一优选的实施方式，空气弹簧盖一件式地完全由热塑性材料制成。整个空气弹簧盖首次由热塑性塑料制成。在这个实施方式中，空气弹簧盖在其内部结构中不具有用于承受力的穿通部，在其外部结构中也不具有用于夹紧卷动气囊的穿通部。由此不需要单独的密封措施，如设置密封环或被减振器支承件接纳部的包封注塑。

根据另一优选的实施方式，空气弹簧盖多件式地形成，至少包括具有减振器支承件接纳部的第一盖部件，和具有夹紧基部的第二盖部件，其中至少第一盖部件由热塑性材料制成。根据对空气弹簧盖要包含的容积的要求，该空气弹簧盖两件式地构成。第一盖部件是减振器支承件接纳部，而第二盖部件形成包含容积的盖或筒身，后者限定了形成弹簧作用的盖空间。分成两个盖部件的方式提高了为提供较大的盖空间所需的设计自由度。

第二盖部件和其夹紧基部优选由热塑性材料制成。与一件式的盖相同，在这种实施方式中，第二盖部件的外壁和夹紧基部由所述热塑性材料中的一种制成。该热塑性材料可以是与第一盖部件相同的热塑性材料，但也不必须是相同的材料。例如第一盖部件由pa12制成，第二盖部件由pa6制成。

特别优选的是，第一盖部件和第二盖部件材料结合地彼此连接。对可注塑和可焊接的热塑性材料的选择不仅实现了新的设计形式，而且实现了简单的制造。两个盖部件可以在其接合区域中通过已知的塑料焊接方法彼此材料结合地连接。

根据一个优选的实施方式，空气弹簧盖具有多个接纳装置和多个紧固件用于将空气弹簧滑柱连接至机动车，其中紧固件之一至少部分地装入接纳装置中的相应一个中。

为了使空气弹簧滑柱与机动车车身的为此提供的连接区域连接，在空气弹簧盖或第一盖部件的轴向上部设置多个接纳装置和紧固件。例如作为螺栓的紧固件包括杆部和头部或锚部。该头部或锚部被装入设置在空气弹簧盖中的接纳装置中。该接纳装置是在空气弹簧盖中轴向延伸的开口。由于空气弹簧盖由塑料材料注塑成型，因此紧固件的头部或锚部在相应的接纳装置中被这种塑料材料包封注塑，由此将紧固件可靠地保持在接纳装置中。接纳装置在周向上分散地布置在空气弹簧盖的环形的上部。

因此，空气弹簧盖——借助其由热塑性材料形成的减振器支承件接纳部并且借助接纳装置——是机动车车身中的基于减振器的拉力和压力的重要的力路径。

卷动气囊与空气弹簧盖和卷动活塞共同限定了利用压缩空气填充的工作腔。该容积弹性的工作腔是空气弹簧的产生弹簧作用的容积。

空气弹簧盖优选包括盖空间。优选作为大容积的空气腔的该盖空间扩大了空气弹簧的工作腔并因此降低了空气弹簧的弹簧刚度。

空气弹簧滑柱用在机动车的底盘中，优选用在空气弹簧系统中。

附图说明

由从属权利要求和下面参照附图对实施例的说明得到本发明的另外的优选实施方式。

附图中：

图1示出根据现有技术的空气弹簧滑柱，

图2示出空气弹簧盖的第一实施例，

图3示出空气弹簧盖的第二实施例。

具体实施方式

图1示出已知的包括主要构件即空气弹簧2和减振器3的空气弹簧滑柱1，其中空气弹簧2包括空气弹簧盖4、卷动活塞5和卷动气囊6，该卷动气囊具有呈套筒状包围该卷动气囊的外导向件7。在该空气弹簧2内部布置减振器3，其中减振器3包括减振器管14、可没入该减振器管中的活塞管15和减振器支承件11。

空气弹簧滑柱1满足两个功能范围，一方面空气弹簧2产生承载力，而另一方面减振器3的作用是直线引导。一方面通过空气弹簧盖4上的紧固件可以将空气弹簧滑柱1紧固在机动车车身上，另一方面通过未示出的减振器支架紧固在机动车底盘的轮架上，由此对机动车进行弹性支撑和减振。

空气弹簧滑柱的常规的安装部位确定“上方/下方”的定位。

空气弹簧2包括由弹性体材料制成的卷动气囊6，卷动气囊6连同空气弹簧盖4和卷动活塞5限定气密的且体积弹性的工作腔10，该工作腔可被压缩空气填充。软管状的卷动气囊6通过其第一端部紧固在空气弹簧盖4上并在第二端部处通过卡环18紧固在这些空气弹簧连接件的连接区域中。

在沿着空气弹簧滑柱1的纵轴线l的相对运动中，卷动气囊6在空气弹簧盖4与卷动活塞5之间在卷动活塞5的同心的卷动面上卷动，形成卷动褶部8。卷动气囊6还在空气弹簧盖4上形成万向褶部9，该万向褶部用作万向支承件。同时卷动气囊6设有嵌入的加强材料。

特别是在舒适的轴向气囊、即具有轴向方向取向的加强材料的情况下，使用外导向件7，以便限制卷动气囊6的侧向伸展。在此，外导向件7通过设置在工作腔10中的内部卡环12夹紧在卷动气囊6上。

为了保护卷动褶部8免于污染而设有波纹管19，该波纹管例如紧固在外导向件7的轮架侧的端部区域中并紧固在减振器管14上。

在空气弹簧盖4的下侧，朝向减振器以贴靠的方式布置附加弹簧16。附加弹簧16具有用于活塞杆15的穿通孔，并因此包围该活塞杆。在压缩时，减振器管14的端侧移动靠近空气弹簧盖4，因此附加弹簧16被用作行程限位器，衰减可能作用在空气弹簧盖4上的力。

减振器3的减振器管14设置在卷动活塞5的内部，或者被空心柱形的卷动活塞5至少局部地包围，卷动活塞5通过支撑环17以放置在减振器管上的方式或通过支承元件13悬挂在减振器管14的端侧的方式紧固。卷动活塞5的放置和悬挂方式的组合也是可行的，如在附图中可见。还已知的是，卷动活塞5由轻金属、如铝或由纤维增强塑料制成。

在放置的卷动活塞5的情况下，在卷动活塞的面朝轮架的端部区域与相对的减振器管14外壁之间设置密封系统20，例如弹性体的密封环。这用于相对于外部环境密封空气弹簧2的可扩大到卷动活塞内部的工作腔10。

在图2中示出一件式的空气弹簧盖40的竖直剖面。

示例性的空气弹簧滑柱的空气弹簧盖40包括位于内部的罐形减振器支承件接纳部45，减振器的减振器支承件插入该减振器支承件接纳部中。同时，整个空气弹簧滑柱借助于空气弹簧盖40连接在未示出的机动车车身上。

为了支承减振器支承件，位于内部的罐形减振器支承件接纳部45包括罐底部46，该罐底部具有用于减振器活塞杆的穿通孔。空心柱形的罐壁部47从罐底部46开始延伸，该罐壁部由空气弹簧盖40的材料形成。在罐壁部47的上边缘处，该罐壁部过渡到径向向外延伸的罐凸缘48。然后，该罐凸缘48向下方延伸并形成夹紧基部50用于与卷动气囊连接。

此外，在减振器支承件接纳部45的下侧，就是说，在罐底部46的背离机动车车身上的连接部的一侧上，设有附加弹簧罐49，附加弹簧插入该附加弹簧罐中。

为了压力密封地对减振器支承件进行密封，该减振器支承件在安装状态下从上方被封盖封闭。为此在减振器支承件接纳部45的内壁上或在罐壁部47的内侧形成环形环绕的槽或细部。封盖插入或夹紧在该槽或细部中。

通过向下方延伸以形成夹紧基部50的罐凸缘48，该空气弹簧盖40至少部分地提供了盖空间44，该盖空间作为空气弹簧的工作腔的空气腔扩展而减小了空气弹簧的弹簧刚度。

罐凸缘48还包括用于紧固件的接纳装置53。在该接纳装置53中安装紧固件，或者螺栓的杆部和头部，该紧固件还被空气弹簧盖40的材料包封注塑并因此被固定。接纳装置53在罐凸缘48的周向上分散地布置，并轴向延伸至该罐凸缘内部。接纳装置的开口通入罐凸缘48的轴向表面。根据示例，设有三个这种分别具有紧固件的接纳装置。因此空气弹簧盖40借助紧固件与机动车车身力锁合地拧紧。

根据示例的空气弹簧滑柱的空气弹簧盖40的重要方面是其材料选择。

特别是，空气弹簧盖40的与结构和强度相关的区域，具体地，减振器支承件接纳部45，制成为热塑性塑料或由热塑性材料制成。被证明有利的是，通过适当设计罐底部46以及设计罐壁部47，热塑性材料满足了对其提出的强度要求。例如这如此实现，将减振器支承件接纳部设计成，从罐底部46开始经由罐壁部47形成到达接纳装置53的直接的力路径。就是说，尤其是能可靠地吸收作用在减振器支承件接纳部53上的拉力和压力并将该拉力和压力进一步导入机动车车身中。同时，热塑性的减振器支承件接纳部45与由金属材料制成的同等的减振器支承件接纳部相比更轻。

环形环绕的夹紧基部50为了与卷动气囊上端部连接提供了轴向的贴靠面。在另一实施方式中，夹紧基部50在内侧通过金属质的加强环51加强。有利地，空气弹簧盖40的夹紧基部50由与盖40本身相同的热塑性材料制成。夹紧基部50由热塑性材料制成，在密度小的情况下同时实现了高的强度。因此，具有由热塑性材料制成的夹紧基部50的空气弹簧盖40可以成本有利地制造并实现了整体上较轻的空气弹簧滑柱。

图3在根据示例的空气弹簧滑柱的竖直剖面中示出多件式的空气弹簧盖40的透视图。

为了满足对空气弹簧盖40提出的要求(吸收力和形成容积)，该空气弹簧盖被分为多个盖部件41、42。

第一盖部件41用于接纳减振器支承件并部分地用于将空气弹簧滑柱紧固在未示出的机动车车身上。为了支承减振器支承件，第一盖部件41具有位于内部的罐形减振器支承件接纳部45。由第一盖部件41的材料形成的该减振器支承件接纳部45包括罐底部46，该罐底部具有用于减振器活塞杆的穿通孔。基本上为空心柱形的罐壁部47从罐底部46开始轴向延伸，该罐壁部由第一盖部件41的材料制成。在罐壁部47的上边缘处，罐壁部过渡到径向向外延伸的罐凸缘48。

此外，在减振器支承件接纳部45的下侧，就是说，在罐底部46的背离机动车车身上的连接部的一侧，设置附加弹簧罐49，该附加弹簧罐也由第一盖部件41的材料形成，附加弹簧插入该附加弹簧罐中。

为了压力密封地密封减振器支承件，减振器支承件在安装状态下从上方被封盖封闭。为此，在减振器支承件接纳部45的内壁上或在罐壁部47的内侧形成环形环绕的槽和细部。封盖嵌入且被夹紧在该槽和细部中。

通过第二盖部件42的形状和结构实现了产生弹簧作用的盖容积的一部分。通过第二盖部件42的外壁决定性地确定和限制了盖空间44。盖空间44的空气腔扩大了空气弹簧的工作腔并实现了舒适的弹簧行为。

另外，第二盖部件42被设置用于连接卷动气囊，因此包括环形环绕的夹紧基部50，该夹紧基部具有用于卷动气囊上端部的轴向贴靠面。为了更好地夹紧，夹紧基部50在内侧通过金属质的加强环51加强。该加强环51反作用于连接的卷动气囊夹紧装置的径向压紧力，因此在密封要求方面辅助了卷动气囊夹紧装置。

空气弹簧盖40因此由盖部件41和42构成或接合而成。为此，两个盖部件41和42设有接合区域，通过该接合区域使两个盖部件41和42彼此焊接在一起。

为了将空气弹簧盖设计成防撕裂或防爆裂的，在该空气弹簧盖内部形成有由盖部件41、42的材料构成的多个加强肋54。从罐壁部47的外部出发，加强肋54朝向第一盖部件41和第二盖部件42的内壁的方向分布。

附加地，通过第一盖部件41和第二盖部件42的材料形成的加强肋54还具有如下优点：增大了两个盖部件的接合区域。就是说，两个盖部件41和42的待焊接的接触面通过加强肋54增大，因此也提高了两个盖部件41和42的连接强度。

在图3中示出的空气弹簧盖40的重要方面也是从热塑性材料中的材料选择。图2的空气弹簧盖的涉及这种材料的陈述也等效地适用于图3的空气弹簧盖40。这也特别涉及多件式的空气弹簧盖40的减振器支承件接纳部45的强度要求。

第二盖部件42也由热塑性材料制成。对于第二盖部件42的形成容积的外壁优选考虑纤维加强的热塑性塑料。这种热塑性塑料可以是通过玻璃长纤维或碳纤维填充的聚酰胺(pa6、pa6.6、pa12)。

图3中示出的空气弹簧盖40的特征还在于热塑性的夹紧基部50。在此，针对图2的空气弹簧盖给出的陈述以等效的方式适用于图3的多件式空气弹簧盖40。在另一设计方式中，夹紧基部50在内侧通过金属质的加强环51加强。

附图标记列表

1空气弹簧滑柱

2空气弹簧

3减振器

4空气弹簧盖

5卷动活塞

6卷动气囊

7外导向件

8卷动褶部

9万向褶部

10工作腔

11减振器支承件

12内部卡环

13支承元件

14减振器管

15活塞杆

16附加弹簧

17支撑环

18夹紧环

19波纹管

20密封系统

40空气弹簧盖

41第一盖部件

42第二盖部件

44盖空间

45减振器支承件接纳部

46罐底部

47罐壁部

48罐凸缘

49附加弹簧罐

50夹紧基部

51加强环

52紧固件

53接纳装置

54加强肋