用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于空气弹簧滚动气囊(2)的滚动活塞(1)。一种用于空气弹簧滚动气囊(2)的由塑料制成的滚动活塞(1)包括至少两个彼此相连的活塞部分、特别是包括基本上罐形的并且旋转对称的一个下部活塞部分(3)以及形成为以便与该下部部分互补的一个上部活塞部分(4)构成，其中该滚动活塞是由一种涂覆的并且由塑料和弹性体材料(5)的交替层构成的复合材料制成的。
【专利说明】用于空气弹簧滚动气囊的滚动活塞
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于空气弹簧滚动气囊的由塑料制成的滚动活塞，该空气弹簧滚动气囊与该滚动活塞被安排在一个支在弹簧上的质量块与一个未支在弹簧上的质量块之间、特别是车辆的车身与底盘之间，该滚动活塞由至少两个彼此相连的活塞部分、特别是基本上罐形的并且旋转对称的一个下部活塞部分以及形成为以便与该下部部分互补的一个上部活塞部分构成。
【背景技术】
[0002]该上部活塞部分通常具有环形轮廓和/或环形凸缘(例如密封锥体)以用于使该空气弹簧滚动气囊对接和气密连接到该滚动活塞上。
[0003]此种滚动活塞的不同类型在现有技术中是已知的。一方面，存在相对较重的钢板制成的具有可用内部容积的滚动活塞，这些滚动活塞被拧接或焊接到相对应的连接配件上。钢板制成的滚动活塞被生产为一个具有用于接纳该波纹气囊的锥形密封座的深拉伸配件，并且相应地是重的并且生产昂贵的。
[0004]另一方面，也存在相对轻质的单件式塑料活塞，这些活塞具有不可使用的或只能部分使用的内部容积以及模制的或嵌入的金属紧固配件，通过这些紧固配件可以实现与连接配件的连接。EP 1862335B1披露了一种具有完全使用的内部容积的塑料活塞。在那里描述了一种由一个杯状部分和一个盖件部分构成的空气弹簧活塞，这两个部分在它们的壁的区域中对接焊接。
[0005]DE 10 2007 035 640 Dl披露了一种用于空气弹簧的柱塞，该柱塞被形成为一个中空体并且由两个以气密的方式彼此相连的部分、具体地讲是一个罐形下部部分和一个上部部分构成，该下部部分包括一个底座和一个壳体。
[0006]从已知的具有钢制滚动活塞的空气弹簧出发，为了降低重量和与生产活塞有关的成本的目的，已经开发了由玻璃纤维增强塑料(GRP)、例如聚酰胺PA 66 GF 30制成的活塞。然而，这种材料的优点也由缺点所抵消。这些缺点是该材料相对较硬而且脆，并且如果它由于疲劳或机械过载而断裂的话可能断裂。
[0007]特别是每当由玻璃纤维增强塑料构成的滚动活塞被损坏时，该材料都有可能会脆性断裂，具有产生锐利边缘的断片和碎片的可能性。
[0008]在滚动活塞的内部容积用于扩大空气弹簧的工作空间的情况下，结果的风险增大，因为内部压力可以使产生的碎片加速。
[0009]典型地，塑料活塞是由注塑模制工艺来生产的。这样一种生产为注塑模制配件的活塞可能具有由于流动前沿导致的弱点，这些流动前沿在具有完全可用内部容积的活塞的情况下往往是位于在加强肋之间的经受特别高的负荷的区域。
[0010]此外，目前具有完全可用内部容积和相对于气囊的锥形密封的活塞通常只能被生产为具有通过摩擦焊接而彼此相连的两个部分的活塞。摩擦焊接是一个点，该点处可能同样发生材料参数的不连续性，例如还因为在玻璃纤维增强塑料的情况下，玻璃纤维在焊接中没有对齐并因此具有较小的强化效果。
【发明内容】
[0011]因此本发明所基于的目的是提供一种轻质的并且易于生产的、由塑料制成的或者由玻璃纤维增强塑料(GRP)制成的滚动活塞，该滚动活塞不会在损坏的情况下向周围散出锐利边缘的碎片、不具有摩擦焊接的缺点、抵消了在注塑模制过程中流动前沿的作用、并且其内部容积可以完全用于悬架。
[0012]该目的是通过主权利要求的多个特征实现的。在从属权利要求中披露了进一步的有利构造。
[0013]在这种情况下，该滚动活塞是由一种由塑料和弹性材料的交替层构成的分层复合材料制成的。
[0014]中心思想是要设计一种使用复合材料构造的由塑料或纤维增强塑料(GRP，CRP，增强塑料的碳纳米管)制成的滚动活塞，其方式为使得弹性材料防止在过载下塑料部分的脆性断裂。这在活塞损坏的事件中大大消除了断片被抛出的危险。
[0015]一个有利的发展是该上部活塞部分和该下部活塞部分被至少部分地彼此套接装配，一个弹性材料中间层安排在它们之间。这样一种构造允许两个注塑模制部分容易地组装以形成一个活塞。
[0016]另一个有利的构造是该弹性材料层或中间层被形成为一种弹性体黏合剂。在两个同心安排的纤维增强塑料的部分本体、例如内活塞和外活塞的情况下，安排在它们之间的一个弹性黏合剂层将这两个部分本体牢固地连接(粘接)到彼此上，进一步增大了保护塑料部分免遭脆性断裂的必然性。如果这两个部分本体之一断裂或者两个部分本体均断裂，粘合力将这些断片牢固地保持在该弹性黏合剂层的表面上。
[0017]另一个有利的构造是该弹性材料层或中间层包括一个橡胶层、特别是固化到该活塞的一部分上的一个橡胶层。由于其弹性，这样的层允许该活塞的由此连接的这些部分之间的应力降低，并且因此提高了负荷承载能力并且当这样一种活塞被例如安排在卡车的底盘上时还提高了保护免遭石块冲击的必然性。
[0018]另一个有利的构造是该滚动活塞被形成为一个中空柱塞，该滚动活塞的内部空间与该空气弹簧的内部空间相连通，并且该滚动活塞具有一个罐形下部活塞部分和一个上部活塞部分，该上部活塞部分通过该弹性材料中间层以一种气密的方式连接到该下部活塞部分上并且被形成为一个盖。在这种情况下，该弹性黏合剂层和/或该橡胶层同时用作这些部分本体之间的密封件。
[0019]根据不同的应用和共同负荷，进一步有利的构造在于，该上部活塞部分和该下部活塞部分是以一种锥形的插入连接的方式、以一种阶梯式插入连接的方式、或者以一种舌槽接合的方式彼此相连的。这样的锥形或者圆柱形或多阶梯的连接在每种情况下都改善了该滚动活塞关于抗碎性和耐用性的性能。
[0020]根据本发明活塞的由两个部分本体以这种方式连接的构造增大了在其损坏的情况下保护免遭碎裂的必然性，因为这些部分本体之间的弹性层/黏合剂层粘接了所产生的断片和碎片。这种两部分的构造还具有的优点是，这些部分本体的在生产中技术上无法避免的流动前沿可以被安排成相对彼此抵消，以便提高活塞的总体稳定性。
[0021]如一个内锥体和外锥体的组合的实施例具有的优点是，这些锥体部分在生产过程中可以被容易地模制出。此外，运行负荷在径向方向上导致加强该锥形座和密封效果的力。例如通过成阶梯的形式或者以舌槽接合式连接的方式来使用多个弹性层增大了负荷承载能力和保护免遭碎裂的必然性，因为这些可能会产生的断片被保持在较大的表面上或这些阶梯构造内。
[0022]另一个优点是相对于石块冲击的良好特性:外壳中的裂纹并不意味着将会损失压力，因为该弹性体和/或黏合剂层、特别是阶梯状的层或舌槽接合的层可靠地防止了裂纹在该塑料中扩展，并且因此防止了在内部压力下发生爆破。
[0023]这样一种滚动活塞特别适合用于车辆的、例如卡车的空气弹簧装置。
[0024]用于生产这样的滚动活塞的一种特别有利的方法在于，在生产一个第一活塞部分之后，使这个部分配备有一个固化橡胶层，并且然后至少一个另外的活塞部分通过注塑模制过程来模制到该橡胶层上。结果是，该活塞的可以通过注塑模制过程来容易地生产的一个(第二)半部随后同一个固化橡胶层被模制到该活塞的已经通过注塑模制过程产生的第一半部上。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]基于一个示例性实施例对本发明进行更详细地说明。在附图中:
[0026]图1示出了根据本发明的用于空气弹簧的一个滚动活塞
[0027]图2示出了根据本发明的滚动活塞的另一个实施例
[0028]图3示出了根据本发明的如图2中示出的滚动活塞的一个细节
[0029]图4示出了根据本发明的滚动活塞的另一个实施例。
【具体实施方式】
[0030]图1示出了根据本发明的用于一个空气弹簧滚动气囊2的一个由玻璃纤维增强塑料制成的滚动活塞1，该空气弹簧滚动气囊和滚动活塞被安排在一台车辆的车身与底盘之间，在此不再具体地表示该车身和底盘。空气弹簧滚动气囊2在其上端由一个空气弹簧盖16封闭，该空气弹簧盖具有一个空气供应件并且被连接到该车辆的车身上。
[0031]滚动活塞I由两个彼此相连的活塞部分构成，在此具体地讲是一个基本上罐形的并且旋转对称的下部活塞部分3以及形成为以便与其互补的一个上部活塞部分4，该上部活塞部分4和下部活塞部分3相互套接装配，一个弹性材料中间层5安排在该它们之间，并且从而形成由一种分层复合材料制成的一个滚动活塞I，这个分层的复合材料由玻璃纤维增强塑料和弹性材料制成的交替层构成。
[0032]该弹性材料层或中间层5在此由一个橡胶层构成，该橡胶层通过固化被对应地连接到这两个活塞部分3和4上。
[0033]滚动活塞I在此被形成为一个中空柱塞，滚动活塞I的内部空间6与空气弹簧2的内部空间7相连通。
[0034]在此，上部活塞部分4和下部活塞部分3是以一种锥形插入连接的形式彼此相连并且与弹性中间层一起形成一个包括玻璃纤维增强塑料和橡胶的复合材料部件。该中间层的固化橡胶以一种完全气密的方式连接这两个活塞部分并且允许不成问题地将活塞内部空间6用作一个额外的工作空间。
[0035]图2示出了根据本发明的一个滚动活塞8的另一个实施例，其中上部活塞部分10和下部活塞部分9是以一种阶梯式插入连接的形式彼此相连。在此，上部活塞部分10和下部活塞部分9连同安排在它们中间的一个黏合剂膜形式的中间层11是彼此相连的，并且因此形成由一种分层复合材料制成的一个滚动活塞8，这种分层复合材料由玻璃纤维增强塑料和黏合剂膜制成的交替层构成。在这种成形的情况下，上部活塞部分10与下部活塞部分9之间的力传递不是通过黏合剂层/黏合剂膜的方式而是通过这些模制部分在形成的凸出部处直接接触的方式来发生的。
[0036]在滚动活塞8的情况下，下部活塞部分9被首先生产并且配备有该黏合剂膜。然后应用上部活塞部分10。
[0037]可替代地，这两个锥形活塞部分9和10也可以用一种黏合剂来封装。
[0038]为了展示的目的，图3再次示出了根据本发明的带有一个上部部分10、一个下部部分9以及作为中间层11的一种封装黏合剂的滚动活塞8的一个细节。可看到的是，上部活塞部分10通过形成在头部区域中的一个凸出部而被直接支撑在下部活塞部分9的端面上，并且因此形成一个用于该封装化合物的间隙。在此空气弹簧支撑力是从上部活塞部分10直接传递到下部活塞部分9，而该黏合剂层不承受任何剪切负荷。
[0039]图4示出了根据本发明的滚动活塞12的另一个实施例，其中上部活塞部分14和下部活塞部分13是以一种舌槽接合的形式、在此是通过截面为鳃瓣形式的舌槽接合而彼此相连。在此，上部活塞部分14和下部活塞部分13连同安排在它们中间的一个弹性体黏合剂的中间层15彼此相连，并且因此形成由一种分层复合材料制成的一个滚动活塞12，这种分层复合材料由玻璃纤维增强塑料和弹性材料制成的交替层构成。在这种情况下，该弹性体黏合剂在固化之前是可流动的，并且填充该活塞的这两个部分之间的中间空间。
[0040]标记清单
[0041 ](本说明书的一部分)
[0042]I滚动活塞
[0043]2空气弹簧滚动气囊
[0044]3下部活塞部分
[0045]4上部活塞部分
[0046]5弹性中间层(固化橡胶)
[0047]6滚动活塞的内部空间
[0048]7空气弹簧的内部空间
[0049]8滚动活塞
[0050]9下部活塞部分
[0051]10上部活塞部分
[0052]11成形为黏合剂层的弹性中间层
[0053]12滚动活塞
[0054]13下部活塞部分
[0055]14上部活塞部分
[0056]15弹性体黏合剂的弹性中间层
[0057] 16空气弹簧盖
【权利要求】
1.一种用于空气弹簧滚动气囊(2)的由塑料制成的滚动活塞(I)，该空气弹簧滚动气囊(2)与该滚动活塞(I)被安排在一个支在弹簧上的质量块与一个未支在弹簧上的质量块之间，该滚动活塞(1，8，12)由至少两个彼此相连的活塞部分(3，4，8，9，13，14)、特别是基本上罐形的并且旋转对称的一个下部活塞部分(3，8，13)以及形成为以便与该下部部分互补的一个上部部分(4，9，14)构成， 其特征在于， 该滚动活塞(1，8，12)是由一种由塑料和弹性材料的交替层构成的分层复合材料制成的。
2.如权利要求1所述的滚动活塞，其中该上部活塞部分(4，9，14)和该下部活塞部分(3,8,13)被至少部分地彼此套接装配，一个弹性材料中间层(5，11，15)安排在它们之间。
3.如权利要求1或2所述的滚动活塞，其中该弹性材料层或中间层(15)被形成为一种弹性体黏合剂。
4.如权利要求1至3之一所述的滚动活塞，其中该弹性材料层或中间层包括一个橡胶层(11)、特别是固化到该活塞的一部分上的一个橡胶层。
5.如权利要求1至4之一所述的滚动活塞，形成为一个中空柱塞，该滚动活塞(I)的内部空间(6)与该空气弹簧(2)的内部空间(7)相连通，并且该滚动活塞(I)具有一个罐形下部活塞部分(3，8，13)和一个上部活塞部分(4，9，14)，该上部活塞部分通过该弹性材料中间层(5,11,15)以一种气密的方式连接到该下部活塞部分上并且任选地被形成为一个盖。
6.如权利要求2至5之一所述的滚动活塞，其中该上部活塞部分(4，9，14)和该下部活塞部分(3，8，13)是以一种基本上锥形插入连接的方式彼此相连的。
7.如权利要求2至6之一所述的滚动活塞，其中该上部活塞部分(4，9，14)和该下部活塞部分(3，8，13)是以一种阶梯式插入连接的方式彼此相连的。
8.如权利要求2至7之一所述的滚动活塞，其中该上部活塞部分(4，9，14)和该下部活塞部分(3，8，13)是以一种舌槽接合的方式彼此相连的。
9.一种用于车辆的、具有如权利要求1至8之一所述的滚动活塞的空气弹簧装置。
10.一种用于生产如权利要求1至8之一所述的滚动活塞的方法，其中在生产一个第一活塞部分之后，使该第一活塞部分配备有一个固化橡胶层，并且然后至少一个另外的活塞部分通过注塑模制过程来模制到该橡胶层上。
【文档编号】F16F9/05GK104246282SQ201380020620
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年2月27日 优先权日:2012年4月18日
【发明者】西格弗里德·雷克, 赖因哈德·施塔默 申请人:康蒂泰克空气弹簧系统有限公司