用于机动车辆的空气悬架单元的制作方法

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于机动车辆的空气悬架单元。空气悬架单元具有中空滚卷式活塞和滚卷式波纹管，其中滚卷式波纹管的内侧可以以可变方式被填充压缩空气并且可以通过在滚卷式活塞的外侧形成的滚卷褶曲部来进行滚卷。

背景技术：

这样的空气悬架单元可以作为以无级变化的方式操作的空气悬架单元来操作。用于机动车辆的这种空气悬架系统提供了大量的功能性以便改善车辆的驾驶特性。在这种情况下，在这样的系统中使用例如具有封闭空气的滚卷式波纹管的空气弹簧。该滚卷式波纹管以气密的方式连接到盖和滚卷式活塞。滚卷式波纹管放置在滚卷式活塞上方并且可以在压力下滚卷。通过压缩机向这样的空气弹簧供给压缩空气。根据机动车辆的负载，空气被泵入或泵出滚卷式波纹管以便保持弹性，并且以这种方式也使车辆的水平位置保持恒定。

例如从de102013203396a1中这样的空气弹簧是已知的。此外，例如us8,899,603b2公开了一种类似的空气弹簧，但是其中设置两个波纹管。相关联的滚卷式活塞具有第一圆柱部分和第二部分，第二部分中滚卷式活塞的直径在向下的方向以漏斗状的方式减小。然而，当沿轴向方向观察时，圆柱形部分的直径也在其中心区域局部减小。第一主滚卷式波纹管以常规方式以气密方式的安装在滚卷式活塞的上侧。第二管状波纹管围绕滚卷式活塞并且第二管状波纹管的开放的软管端部以气密的方式装配到滚卷式活塞的上侧，并且与滚卷式活塞的圆柱形部分的下端相配合。因此，形成了滚卷式活塞的外壁和管状波纹管的内侧之间的第一容积v1。容积v2由第一主滚卷式波纹管限定。压缩空气可以供应到彼此分开的两个容积v1和v2中。在这种情况下，主滚卷式波纹管可以沿着滚卷式活塞上的第二波纹管在外侧滚卷。

相比之下，us9,193,239b2公开了一种用于具有所述类型的空气弹簧的机动车辆的空气悬架装置，其中圆柱形滚卷式活塞的下部区域被接收以便在相似的圆柱形的轴承壳体中可轴向移动。滚卷式活塞被支撑以便能够通过螺旋弹簧相对于该轴承壳体内的轴承壳体基座轴向移动。此外，滚卷式活塞通过轴承壳体内壁上的径向轴承保持。

de102011003151a1公开了一种具有滚卷式波纹管的空气弹簧，其滚卷式活塞由具有多个不同构造部分的结构形成。在这种情况下，上部是具有壁厚恒定的壁的圆柱形，而下部通过内径和外径在轴向方向上变化的双壁中空构件形成。us2015/0210138a1描述了一种以类似的方式构造的具有滚卷式活塞的空气弹簧。

wo2013/007527a1描述了一种具有滚卷式活塞的空气弹簧，该滚卷式活塞也具有上圆柱形部分，但其直径向下逐渐减小。de102011086415a1公开了一种具有滚卷式活塞的空气弹簧，空气弹簧的横截面在轴向上具有不同的直径、壁厚和几何形状。us8,967,648b2公开了用于双空气弹簧配置的连续的力控制装置。

然而，这些类型的空气悬架单元具有大量必须安装的部件，使得空气弹簧生产通常是复杂的。此外，它们相对较重，并且一些滚卷式活塞的几何形状非常复杂。

鉴于列出的现有技术，因此，用于机动车辆的空气悬架单元的领域仍然有改善的空间。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种具有最少可能部件并且易于制造的相对较轻的空气悬架单元。

根据本发明，该目的通过一种具有权利要求1的特征的用于机动车辆的空气悬架单元实现。

应当注意，以下描述中单独列出的特征和措施可以以任何技术上有利的方式彼此组合并且阐述本发明的其他实施例。该描述特别结合附图来表征和指定本发明。

根据本发明的空气悬架单元具有中空滚卷式活塞和滚卷式波纹管，其中滚卷式波纹管的内侧可以以可变方式被填充压缩空气，并且可以通过在滚卷式活塞的外侧形成的滚卷褶曲部进行滚卷。以这种方式，空气可以以无级变化的方式供应到滚卷式波纹管和从滚卷式波纹管中移除，以便例如根据机动车辆的负载调整空气弹簧的弹性特性。为此，空气弹簧安装在车体和车轮悬架的元件之间。

根据本发明，滚卷式活塞的内侧也可以以可变方式被填充压缩空气，其中滚卷式活塞的至少一个侧壁在施加压缩空气期间可以弹性变形。在这种情况下，在相对于空气悬架单元的纵向轴线横向的方向上进行弹性变形。

因此，空气能够以无级变化的方式被供给到滚卷式波纹管和滚卷式活塞以及从其移除是可能的，由此可以用于调整空气悬架单元的弹性。与以无级变化方式操作的其它空气悬架单元相比，根据本发明的空气悬架单元在这种情况下以较不复杂的方式构造。除了滚卷式波纹管和滚卷式活塞这两个元件之外，附加的空气弹簧盖可足以在与车体连接的区域中封闭滚卷式波纹管。管状滚卷式波纹管的另一端通过滚卷式活塞封闭。因此，只需要简单组装的三个元件。在本发明的一个实施例中，然后将滚卷式波纹管以气密方式夹在空气弹簧盖和滚卷式活塞之间。

可以以简单的方式构造滚卷式活塞的几何形状，以便在从内侧施加压力的情况下，能够引起至少一个侧壁的弹性变形。空气悬架单元的简单结构实现了低生产成本、低部件成本和低材料成本。此外，根据本发明的空气悬架单元比已知的空气悬架单元明显更轻。

为了支撑滚卷式活塞的侧壁的弹性变形，根据本发明，该可弹性变形的侧壁的壁厚部分地减小。在这种情况下，滚卷式活塞通过由周边侧壁相互连接的盖板和相对的基板以圆筒状形成。然后根据本发明，侧壁的壁厚至少部分地在靠近盖板和底板的区域之间(也就是中心区域)减小。靠近盖板和基板的区域中的壁厚因此大于这些区域之间的部分。以这种方式，在施加压力的情况下侧壁可以向外弯曲，其中滚卷式活塞在相对高的压力下实际上呈现出桶的形状。在这种情况下，侧壁的变形取决于滚卷式活塞内的压力水平和侧壁的壁厚变化。

例如，侧壁大约在滚卷式活塞的盖板和基板之间的中心处可以具有最小的壁厚x。然而，减小的壁厚也可以设置在中心的稍外侧。减小的壁厚的值可以特别地在2mm和10mm之间，而侧壁的其它部分中的最大壁厚可以在5mm至20mm之间。

可以通过减小外径和在共同部分中同时增加滚卷式活塞的内径来实现侧壁的壁厚的部分减小。然而，在本发明的优选实施例中，只有一部分滚卷式活塞的内径增加。在本实施例中，在没有任何内部的压力施加到滚卷式活塞的情况下，则周边侧壁在盖板与基板之间的外径是恒定的且因此是圆柱形的。相比之下，靠近盖板和基板的区域之间的内径部分地增加，从而减小了该区域中的壁厚。

优选地，以无级方式构造壁厚的部分减小。因此，它不涉及局部连续的凹槽，而是侧壁的内表面总体向外弯曲。在这种情况下，可以使用不同的合适的凸度曲线。在本发明的一个实施例中，在开始向外弯曲之前，侧壁的内表面最初从盖板和基板平行于侧壁的外表面延伸。

为了能够向滚卷式活塞的内侧供给空气并且从滚卷式活塞的内侧移除空气，可以在滚卷式活塞的基板内部设置至少一个气体连接件。

滚卷式活塞可以由单一材料或不同材料制成。例如，侧壁可以由与盖板和基板的材料不同的材料制成。然而，也可以仅使用具有不同厚度的单一材料。在本发明的一个实施例中，至少滚卷式活塞的侧壁可以由塑料材料形成。这种塑料材料理想地是可弹性变形的。例如，可以使用聚酰胺作为该目的。

附图说明

在从属权利要求和附图的以下描述中公开了本发明的其它有利实施例，其中：

图1是根据本发明的空气悬架单元的一实施例的侧视图；

图2是在滚卷式活塞中具有低压力的根据图1所示的空气悬架单元示意性横截面；

图3是在滚卷式活塞中具有较高压力的根据图1的空气悬架单元的示意性横截面图。

具体实施方式

在不同的附图中，相同的部件总是具有相同的附图标记，因此它们通常也仅仅被描述一次。

根据图1的示意性侧视图示出了具有管状滚卷式波纹管2和滚卷式活塞3的空气悬架单元1。该空气悬架单元1设置在机动车辆的车体和车辆悬架元件之间。例如，空气悬架单元1的上端牢固地连接到车体或副车架4。然后，下端牢固地连接到相关联的车轮悬架的元件5。该元件5可以例如是轮架或横向连杆。

滚卷式波纹管2的上端安装在上部空气弹簧盖7上。空气弹簧盖7可以在图2的示意性横截面中看到。这通常通过压接环6进行。滚卷式波纹管2的上管端然后被夹紧在压接环6和空气弹簧盖7之间，其中压接环6可以例如位于如图2的实施例中的外侧。空气弹簧盖7反过来连接到车体或副车架。在本发明的上下文中，术语“压接”旨在被理解为一种连接方法，其中两个部件通过例如通过凸缘、压缩、卷边或折叠的塑性变形彼此连接。通过举例的方式描述压接连接。当然，在本发明的上下文中，可以选择其它合适类型的连接，例如夹紧连接等。

滚卷式波纹管2的下端装配到滚卷式活塞3上。这通过附加的压接环8进行。该压接环8可以如图2的实施例那样位于滚卷式波纹管2内并且将滚卷式波纹管2的下管端夹在滚卷式活塞3的上端和压接环8之间。在这种情况下，滚卷式波纹管2预先向内转动。因此，在柔性滚卷式波纹管2中形成有能够在滚卷式活塞3的外侧滚卷的滚卷褶曲部21。在这点上，也纯粹作为示例来描述压接连接。当然，在本发明的上下文中，也可以选择其它合适的连接类型，例如夹紧连接等。

滚卷式波纹管2内的压力通过供应到波纹管容积9的限定区域中和从中移除的空气进行调节。为此，使用气体连接件10。这优选地位于上部空气弹簧盖7的区域中。在这种情况下，压缩空气可以被引导通过空气弹簧盖7并且还可以通过车体或副车架4的一部分。例如使用压缩机连接到连接件10的压缩空气源在附图中未示出，但是可由本领域技术人员以不同的适当方式构造。

滚卷式活塞3是中空元件。例如由塑料制成并且具有上部盖板31、下部基板32和大体上圆筒形的侧壁。空气还可以供应到活塞容积的形式的限定的空间中并从其中移除。这通过用于滚卷式活塞的气体连接件12进行。该连接件12位于下部基板32的区域内。压缩空气在这种情况下可以被引导通过基板32并且也通过轮架或连接部5的一部分。连接到连接件12的压缩空气源也未在附图中示出，但是可由本领域技术人员以不同的适当方式构造。

滚卷式活塞3的盖板31和基板32是圆形的，并且优选地具有恒定的壁厚。相反，滚卷式活塞3的圆柱形侧壁33具有可变的壁厚。至少这个侧壁是由塑料材料制成的。在这种情况下，靠近盖板31或基板32的区域被构造成比远离盖板31或基板32的区域更厚。例如，侧壁33当从轴向z^x方向观察时可以大体上在滚卷式活塞3的中心渐缩。但是，锥形也可以设置成更靠近盖板31或基板32。该区域中的厚度x可以在2mm和10mm之间，而盖板31和基板32的区域中的较大的厚度x例如可以在5mm至20mm之间。

根据压力的施加，滚卷式活塞3的侧壁33可以采用下面用附图标记33a和33b描述的不同状态或形状。在图2中，滚卷式活塞3被示出为在内部活塞容积11a中存在低压的第一压力状态。滚卷式活塞3的侧壁33在这种状态33a下不变形，且侧壁33的外侧34是圆柱形的。因此，滚卷式活塞3的外径在其长度上大体上恒定。在图2中，外侧34的这种状态被指定为34a。

相反，图3示出了在现在已经增加的活塞容积11b中存在相对高的压力的状态下的滚卷式活塞3。在该状态33b中，滚卷式活塞3的侧壁33的外侧34不再是圆筒状，而是通过内压向外弯曲。在图3中，外侧34的这种状态被指定为34b。滚卷式活塞3的外径在其长度上因此不再恒定。处于这种状态的滚卷式活塞3实际上是桶状的形式，也就是说，侧壁33向外弯曲。在这种情况下，侧壁33在相对于空气悬架单元的纵向轴线a横向延伸的方向上(即x方向上)向外弹性弯曲。在这种情况下，盖板31和基板32优选地以不会变形的方式构造。

圆柱形侧壁33外侧(即34a/34b)34的形状变化(也就是说，33a/33b)在这种情况下根据滚卷式活塞3中的容积11a/11b内的空气压力以及圆筒形侧壁33的壁厚变化(即33a/33b)而变化。因此，在两种极端状态之间的形状变化是无级的。

附图标记列表

1空气悬架单元

2滚卷式波纹管(rollbalg)

21滚卷褶曲部(rollfalte)

3滚卷式活塞(abrollkolben)

4车体、副车架

5轮架、连接部

6压接环

7空气弹簧盖

8压接环

9波纹管容积

10用于滚卷式波纹管的气体连接件

11a处于第一压力状态的活塞容积

11b处于第二压力状态的活塞容积

12用于滚卷式活塞的气体连接件

31盖板

32底板

33侧壁

34外侧

33a处于第一压力状态的侧壁

34a处于第一压力状态的滚卷式活塞的外侧

33b处于第二压力状态侧壁

34b处于第二压力状态的滚卷式活塞的外侧

a空气悬架单元的纵轴