空气弹簧单元的制作方法

本发明涉及用于交通工具的空气弹簧、用于空气弹簧的空气弹簧模块、用于制造空气弹簧的方法以及用于制造空气弹簧模块的方法。

现有技术

在现有技术中，空气弹簧以多种实施形式已知。用于空气悬挂系统(Luftfederung)的空气弹簧基于弹性系统，该弹性系统利用气体(特别是大气)的压缩性并且也被公知为容积弹性装置(Volumenfederung)。在容积弹性装置中，弹性效应基于容积并从而基于弹性介质的压力变化，例如在空气悬挂系统中基于空气的压力变化。弹性介质由容器(特别是弹簧气囊)封闭，其中气体通过从外部作用的行驶动态力(例如车轮的弹跳(Einfedern))而被压缩，从而导致容积变化。因此，空气悬挂系统特别通过空气气囊来实现，在空气气囊中，压缩空气在压力波动时形成相对于各车轮或各车轴上的行驶动态力的反作用力。此外，也可以借助空气悬挂系统来可变化地调节交通工具高度，并且例如也可以经由水平调节阀调节弹簧中的压力，使得交通工具厢体高度与负载无关而保持恒定。当空气不足时，交通工具厢体降低到嵌入的机械应急弹簧(Notlauffeder)上。更换空气弹簧不仅材料消耗大，而且还耗时。此外，滚动活塞(Abrollkolben)通常经过精加工和调整，特别是加工成具有波形轮廓。另外，弹簧特性(例如常规空气弹簧的弹簧刚度)的调节是非常昂贵的或者随后只有非常耗费时间和成本才可改变。此外，空气弹簧的各个部件只能以非常昂贵且耗时的方式才可进行更换。此外，在现有技术中，已知的空气悬挂系统抵抗横向力是不稳定的，并且经常依靠用于在转弯时支撑车身并因此提高了侧倾弹簧刚度的稳定器。

从WO 2012/107 283 A1中已知一种具有空气弹簧气囊和滚动活塞的空气弹簧，其中空气弹簧气囊直接与滚动活塞相连。空气弹簧气囊可以用夹紧环固定在滚动活塞上。

因此，本发明的目的在于，提出一种经过改进的用于交通工具的空气弹簧和/或空气弹簧模块和一种经过改进的用于制造空气弹簧和/或空气弹簧模块的方法，其避免了上述缺点。特别地，通过经过改进的空气弹簧和/或空气弹簧模块应实现与各种滚动活塞(特别是具有各种外部轮廓的滚动活塞)的简单、快速、可变和变型多样化的连接，并从而实现调节/提供不同的弹簧特性，诸如空气弹簧的弹簧刚度。此外，使用具有较低加工度(Fertigungsgrad)的滚动活塞，特别是使用无波形轮廓(Crimpkontur)的滚动活塞应得以实现。此外，还应通过该空气弹簧模块来确保将空气弹簧模块简单、快速和可靠地安装在滚动活塞上。另外，还应通过经过改进的用于制造空气弹簧和/或空气弹簧模块的方法提供稳定的、不易损坏的、经过简化且变型多样化的制造工艺。

发明公开

该任务通过根据权利要求1的空气弹簧、根据权利要求7的空气弹簧模块、根据权利要求8的用于制造空气弹簧的方法以及根据权利要求9的用于制造空气弹簧模块的方法得以实现。

与常规的空气弹簧相比，根据本发明的用于交通工具的空气弹簧具有的优点是，空气弹簧模块可再次拆卸地与滚动活塞相连，并从而使空气弹簧模块与供选择的具有不同的有效滚动活塞表面的各种滚动活塞短期组合是可行的。由此，弹簧刚度在短期内的多种变化可能性是可行的。此外，还可以实现灵活的组合部件系统，并通过一个或更多个空气弹簧模块与滚动活塞的多种组合可能性来提供大量的空气弹簧的变型。此外，快速且简单地对空气弹簧的各个部件进行模块化的更换是可行的。另外，还可以实现各个部件，例如空气弹簧模块的标准化。

与常规的空气弹簧相比，根据本发明的用于交通工具的空气弹簧模块具有的优点是，通过根据本发明的空气弹簧模块实现灵活的组合部件系统，并通过一个或更多个空气弹簧模块与滚动活塞的多种组合可能性来提供大量的空气弹簧的变型。

与用于制造常规的空气弹簧的方法相比，根据本发明的用于制造空气弹簧模块和/或空气弹簧的方法具有的优点是，空气弹簧模块与滚动活塞的短期组合可能性和单个模块的标准化可能性使该方法与现有技术相比被设计成更加可变、更加灵活，并且如有需要被设计成更加一致并且更加有可能实现。因此，具有多种组合可能性和变化可能性的模块化组合部件系统可以通过根据本发明的方法再现。

因此，本发明的主题是用于交通工具的空气弹簧，该空气弹簧包括：

-空气弹簧模块，该空气弹簧模块具有空气弹簧模块连接元件和空气弹簧模块气囊，该空气弹簧模块连接元件作为与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接的连接件，其中空气弹簧模块气囊在面向空气弹簧模块连接元件的一侧与空气弹簧模块连接元件至少气密性地相连，

-滚动活塞，

其中空气弹簧模块具有至少一个连接元件，该连接元件用于将空气弹簧模块与滚动活塞至少气密性地连接起来，其中空气弹簧模块气囊被布置成将空气弹簧模块连接元件与该连接元件至少气密地连接起来，并且该连接元件被布置成与滚动活塞至少部分地直接相邻接触，并且该连接元件被放置到滚动活塞上。

本发明的另一个主题是用于交通工具的空气弹簧的空气弹簧模块，该空气弹簧模块包括：

-空气弹簧模块连接元件，其作为与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接的连接件，

-空气弹簧模块气囊，其中该空气弹簧模块气囊在面向空气弹簧模块连接元件的一侧与空气弹簧模块连接元件至少气密性地相连，

其中空气弹簧模块具有至少一个连接元件，该连接元件用于将空气弹簧模块与滚动活塞至少气密性地连接起来，其中空气弹簧模块气囊被布置成将空气弹簧模块连接元件与该连接元件至少气密性地连接起来。

本发明的另一个主题是制造用于交通工具的空气弹簧(1)的方法，该方法包括以下步骤：

a)提供空气弹簧模块，该空气弹簧模块包括空气弹簧模块连接元件和空气弹簧模块气囊，该空气弹簧模块连接元件作为与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接的连接件，其中空气弹簧模块气囊在面向空气弹簧模块连接元件的一侧与空气弹簧模块连接元件至少气密性地相连；

b)提供滚动活塞；

c)将在步骤a)中提供的空气弹簧模块与在步骤b)中提供的滚动活塞连接起来并形成至少气密性的连接，

其中在步骤a)中提供的空气弹簧模块具有连接元件，其中该连接元件在空气弹簧模块气囊上被布置在面向滚动活塞的一侧，并且在步骤c)中的连接通过使该连接元件实现与空气弹簧模块侧的滚动活塞端部的至少部分直接相邻来进行。

本发明的另一个主题是制造用于交通工具的空气弹簧模块的方法，该方法包括：

提供空气弹簧模块，该空气弹簧模块包括空气弹簧模块连接元件和空气弹簧模块气囊，该空气弹簧模块连接元件作为与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接的连接件，其中空气弹簧模块气囊在面向空气弹簧模块连接元件的一侧与空气弹簧模块连接元件至少气密性地相连；

其中所提供的空气弹簧模块具有连接元件，其中该连接元件在空气弹簧模块气囊上布置在背离空气弹簧模块连接元件的一侧上，并且在空气弹簧模块气囊和连接元件之间建立了至少气密性的连接。

本发明的另一个主题是将空气弹簧模块和/或空气弹簧用于交通工具，特别是用于减振器、水平调节器和其组合的用途，该空气弹簧模块和/或空气弹簧包括：

-空气弹簧模块，该空气弹簧模块具有空气弹簧模块连接元件和空气弹簧模块气囊，该空气弹簧模块连接元件作为与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接的连接件，其中空气弹簧模块气囊在面向空气弹簧模块连接元件的一侧与空气弹簧模块连接元件至少气密性地相连；

-滚动活塞，

其中空气弹簧模块具有至少一个连接元件，该连接元件用于将空气弹簧模块与滚动活塞至少气密性地连接起来，其中空气弹簧模块气囊在面向滚动活塞的一侧布置在该连接元件上，并且该连接元件被布置成与滚动活塞至少部分地直接相邻，并且该连接元件被放置在滚动活塞上。

本发明既可以在用于交通工具的空气弹簧中又可以在用于空气弹簧的空气弹簧模块中得以实现。

发明的详细描述

在本发明中，空气弹簧模块连接元件被理解成这样的元件，即该元件使空气弹簧模块至少在技术上有效地(wirktechnisch)与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接起来。空气弹簧模块连接元件例如具有孔和/或孔眼，空气弹簧模块连接元件经由这些孔和/或孔眼通过插塞连接和/或螺纹连接与车身或交通工具的轴相连。

在本发明的优选实施形式中，在空气弹簧模块连接元件上布置了支承座，该支承座使空气弹簧模块至少在技术上有效地与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)连接起来。

至少气密性在本发明中被理解为至少对地球大气的气体混合物的密封性。例如，地球大气的干燥气体混合物含有体积分数约78％的氮气、约21％的氧气和约1％的稀有气体的气体组合。此外，还可以包括少量比例的二氧化碳和微量的其他气体。另外，地球大气的气体混合物在潮湿的空气组合中也可以包含一定比例的水，特别是包含在气态的聚集状态下作为水蒸气的水。如果在地球大气的气体混合物中含有液态部分，特别是水，则至少气密性包括液体密封性。

滚动活塞在本发明中被理解成具有外轮廓的活塞，空气弹簧模块气囊在缓冲(特别是弹跳)过程中可以在该外轮廓上滚动。外轮廓的几何形状直接影响弹簧特性的调节，例如直接影响弹簧刚度。活塞例如可以选择为空心活塞、杆、管(特别是阻尼管)和其组合。在空气弹簧处于已安装的状态下，滚动活塞在其背离空气弹簧模块气囊的一侧在技术上有效地与待减振的负载(特别是与车身或交通工具的轴)相连。

在本发明中，放置特别地被理解成插入、延伸进、突出伸进、插上、放在、封装、围绕、围拢、夹紧及其组合。

直接相邻在本发明中也包括各个元件的直接接触，特别是连接元件与滚动活塞的直接接触。

在本发明中，减振器被理解成用于减弱机械振动，例如振动、震动、冲击及其组合的系统。特别地，在机械振动施加在减振器上时，动能，特别是振动能被转换成热能。在交通工具技术领域，减振器特别地在机动车辆的行驶机构中使用，并且通常称为(交通工具)缓冲器。这些(交通工具)缓冲器与频率无关地运作并且需要“静止的”的配对件(例如车身)，并且特别地也被称为摩擦制动器。

在本发明的另一个实施形式中，放置在滚动活塞上的连接元件的直接相邻布置是可再次拆卸的连接。特别地，该可再次拆卸的连接是至少形状配合的连接。例如该可再次拆卸的连接从插塞连接、夹紧连接、螺纹连接、锁定连接(特别是卡锁连接)、卡口连接及其组合的组中选择。

在本发明的另一个实施形式中，连接元件啮合进空气弹簧模块侧的滚动活塞端部中，特别是突出伸进空气弹簧模块侧的滚动活塞端部中。

在本发明的另一个实施形式中，连接元件插在空气弹簧模块侧的滚动活塞端部上，特别是至少部分地封装滚动活塞端部。

在本发明的另一个实施形式中，连接元件通过至少一个固定元件可再次拆卸地固定在滚动活塞上，其中该至少一个固定元件具有偏离滚动活塞的纵向轴线的作用方向。

在本发明的另一个实施形式中，在与空气弹簧模块侧的滚动活塞端部至少部分地直接相邻的连接元件和空气弹簧模块侧的滚动活塞端部之间的区域中布置了至少一个密封元件。该密封元件建立了空气弹簧模块侧的滚动活塞端部和连接元件之间的至少气密性的连接，并且特别地选自现有技术中已知的静密封，该密封元件没有相对运动，例如旋转轴相对于静止壳体的密封。根据本发明的密封件例如从扁平密封件、成形密封件、套筒密封件、密封剂、密封圈(特别是O形圈)、橡皮密封圈、橡胶密封圈、聚合物密封圈以及其组合的组中选择。

在本发明的另一个实施形式中，至少一个密封元件被布置在连接元件和/或空气弹簧模块侧的滚动活塞端部上。

在本发明的另一个实施形式中，在连接元件上布置了一个或更多个导向肋，这些导向肋形成与空气弹簧模块侧的滚动活塞端部的在技术上有效的连接，并特别是将阻尼管布置在滚动活塞上时在相对于空气弹簧模块的纵向轴线的横向方向上稳定滚动活塞。替代的或其它的稳定可用物例如是布置在滚动活塞上的盖(Kappe)、套筒和/或环以及其组合。稳定可用物稳定了滚动活塞，特别是稳定了布置在滚动活塞上的阻尼管以防止引入横向力时而发生的扭转。

优选地，连接元件具有旋转对称的、特别是环状的壁。导向肋在壁的圆周上分散地布置。导向肋从壁出发径向向内延伸。由此提供紧凑的连接元件，其适合模块化结构形式并且可以与滚动活塞的各种形状结合。导向肋向内的径向延伸最佳地利用连接元件内部可供使用的安装空间，使得整个系统的刚性得以大大提高，同时不会使外直径增大。

在另一个优选的实施形式中，导向肋成对地相对布置。由此有利于横向力的吸收和导出。

连接元件可以具有4至12个导向肋，特别地具有6至10个导向肋。导向肋的数量取决于连接元件或滚动活塞的尺寸以及滚动活塞或连接元件设计的负载情况。

在另一个优选的实施形式中，导向肋至少部分地，特别是在安装状态下基本上完全布置在滚动活塞中。换而言之，导向肋固定在其上的连接元件的壁被布置在滚动活塞中。在此，具体而言，滚动活塞具有接纳部分，特别是具有圆柱状的接纳部分，该接纳部分在安装状态下接纳连接元件。导向肋布置在大约滚动活塞的接纳部分的高度上。由此实现横向力被可靠地吸收在滚动活塞与连接元件之间的连接处的区域中。

优选地，连接元件与接纳部分力配合地连接或压紧。具体而言，由连接元件与接纳部分之间的一个或更多个密封件生成保持力。在安装时连接元件被插入。在连接元件与接纳部分之间存在间隙配合。这大大减少了结合力。空气弹簧运行过程中产生的弹性力在技术上有效地防止连接元件的拔出。

因此，连接元件可以在外圆周上具有密封件，该密封件在安装状态下紧靠接纳部分的内直径。

在特别优选的实施形式中，导向肋轴向地突出超过在安装状态下布置在滚动活塞中的连接元件的端部，特别是壁的端部。导向肋的轴向突出部分被用作安装连接元件时的引入辅助件。在将连接元件安装进滚动活塞，特别是滚动活塞的接纳部分中时，导向肋引导连接元件。

在此，导向肋在径向向外的一侧(外边缘)可以是弯曲的，特别是凹形弯曲的。由此可靠地避免在引入连接元件时翘曲。具体而言，将导向肋的在轴向方向上突出超过壁的部分构造成弯曲的。

导向肋在径向向内的一侧(内边缘)可以构造成具有笔直的边。导向肋的这些笔直的边或笔直的内边缘被用作用于同心地布置在滚动活塞中的减振管的定位件(Anlage)。这样一来就实现了在引入横向力时特别良好的稳定。

在本发明的另一个实施形式中，连接元件和空气弹簧模块连接元件彼此相对地布置在作用轴线上，其中作用轴线也包括相对于滚动活塞的纵向轴线的平行轴线。

在本发明的另一个实施形式中，空气弹簧模块具有至少一个外导向元件，其中该外导向元件至少部分地包住空气弹簧模块气囊。

在本发明的另一个实施形式中，空气弹簧模块气囊在背离空气弹簧模块连接元件的一侧布置在连接元件上。在这里也类似适用的是，导向肋与相互关联的减振管和/或减振盖在滚动活塞中相互作用，从而能够实现将力导出到减振管和/或减振盖上。

在本发明的另一个实施形式中，连接元件通过步骤c)中的连接啮合进空气弹簧模块侧的滚动活塞端部中，特别地，连接元件被插入空气弹簧模块侧的滚动活塞端部。

在本发明的另一个实施形式中，连接元件(5)通过步骤c)中的连接插在空气弹簧模块侧的滚动活塞端部上，特别地至少部分地封装滚动活塞端部。

附图简述

借助附图对用于交通工具的根据本发明的空气弹簧的根据本发明的空气弹簧模块进行阐述。

图1示意性地示出了根据现有技术的空气弹簧的纵向截面，

图2示意性地示出了根据本发明的实施形式的可插入到空气弹簧中的空气弹簧模块和滚动活塞的纵向截面，

图3示意性地示出了根据本发明的实施形式的可插在空气弹簧中的空气弹簧模块和滚动活塞的纵向截面，

图4示意性地示出了根据本发明实施形式的可插入到空气弹簧中的空气弹簧模块和滚动活塞的纵向截面，空气弹簧模块具有密封元件、外导向元件。

图1中示出了根据现有技术的空气弹簧1的纵向截面，该空气弹簧包括空气弹簧模块连接元件3、空气弹簧模块气囊4和滚动活塞8，空气弹簧模块连接元件3用于与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)相连。空气弹簧模块气囊4在背离空气弹簧模块连接元件3的一侧直接接触滚动活塞8且特别经由管夹与滚动活塞8相连。

在图2示出了分解的根据本发明的空气弹簧1的纵向截面，该空气弹簧包括空气弹簧模块2和滚动活塞8。空气弹簧模块2包括空气弹簧模块连接元件3、空气弹簧模块气囊4和连接元件5。为了将空气弹簧模块2与待减振的负载(特别是车身或交通工具的轴)相连，在空气弹簧模块连接元件3上布置了支承座10。空气弹簧模块气囊4气密性地布置在空气弹簧模块连接元件3和连接元件5之间。在背离空气弹簧模块气囊4的一侧上，空气弹簧模块连接元件3可以布置在待减振的负载处。为了制造空气弹簧1，空气弹簧模块2的连接元件5可以例如经由插塞连接(如图所示)与滚动活塞8至少气密性地、但可再次拆卸地相连。滚动活塞8具有外轮廓。为了确保至少气密性的连接，在连接元件5上布置了密封元件6。此外，还在连接元件5上布置了多个导向肋7、7'、7”用于额外支撑抵抗横向力。

如从图2和4中可以很好地看出，导向肋7、7'、7”在连接元件5的圆周上分散地布置，更确切地说，导向肋7、7'、7”成对地相对布置。在此，导向肋7、7'、7”径向向内延伸。连接元件5具有被构造成环状的壁11。壁11包括第一环部分11a和第二环部分11c。第一环部分11a与空气弹簧模块气囊4相连。导向肋7、7'、7”固定在第二环部分11c上。在第一环部分11a和第二环部分11c之间，周向的结合部(umlaufender Bund)11b构造在壁11的外圆周上，该结合部在安装状态下形成滚动活塞8紧靠在其上的止动件(图4)。

壁11，具体而言是第二环部分11c构成了下边缘12，导向肋7、7'、7”在轴向方向上突出超过该下边缘。导向肋7、7'、7”的轴向突出的部分14构成引入辅助件，该引入辅助件使连接元件5和滚动活塞8的安装变得容易。为此，导向肋7、7'、7”的外边缘15a被构造成弯曲的，特别地被构造成凹形弯曲的。内边缘15b被构造成笔直的。

在安装状态下，第二环部分11c被引入滚动活塞8的圆柱状接纳部分13，使得接纳部分13的上边缘紧靠连接元件5的结合部11b。接纳部分13和连接元件5的第二环部分11c力配合地连接，特别是压紧。如图4可以很好地看出，导向肋7、7'、7”，具体而言是导向肋7、7'、7”的固定在第二环部分11c上的部分布置在接纳部分13的高度上，使得可以将产生的横向力很好地导出。

导向肋7、7'、7”的轴向突出的部分14具有的另一优点是，这些部分扩大了用于径向向内作用在减振管或减振盖(未示出)上的横向力的力导出面。在此，减振管紧靠内边缘15b。

在根据图2和图4的实施例中，设置了8个导向肋7、7'、7”。其它数量，例如6个或10个导向肋7、7'、7”是可行的。

在安装好的空气弹簧1中，在纵向轴线L上布置了与滚动活塞8相连的空气弹簧模块2，并且在弹跳过程中，布置在连接元件5上的空气弹簧模块气囊4至少部分地在滚动活塞8的外轮廓上滚动，其中位于空气弹簧模块气囊4中的空气被压缩。空气弹簧1的弹簧刚度例如可以通过滚动活塞8的外轮廓进行调节。

图3示出了在构造了根据本发明的实施形式的封闭的空气弹簧1的情况下相对于空气弹簧1插在滚动活塞8上的空气弹簧模块的纵向截面。

图4示出了在构造了根据本发明的实施形式的封闭的空气弹簧1的情况下相对于空气弹簧1插入了滚动活塞8的空气弹簧模块的纵向截面。在连接元件5上布置了两个密封元件6、6'，这两个密封元件用于连接元件5与滚动活塞8之间的至少气密性的连接。此外，空气弹簧模块气囊4至少在相对布置的空气弹簧模块连接元件3与连接元件5之间的区域中被外导向元件9包住，由此可使空气弹簧模块气囊4与环境条件在结构上匹配。

工业适用性

用于交通工具的空气弹簧和用于空气弹簧的空气弹簧模块以及用于制造上述类型的空气弹簧的方法在生产交通工具，特别是生产机动车辆的行驶机构中使用。

参考标记列表

1 ＝空气弹簧

2 ＝空气弹簧模块

3 ＝空气弹簧模块连接元件

4 ＝空气弹簧模块气囊

5、5'、5” ＝连接元件

6，6' ＝密封元件

7、7'、7” ＝导向肋

8 ＝滚动活塞

9 ＝外导向元件

10 ＝支承座

11 壁

11a 第一环部分

11b 结合部

11c 第二环部分

12 下边缘

13 接纳部分

14 导向肋的突出部分

15a 外边缘

15b 内边缘

L ＝纵向轴线