DE10026563B4

DE10026563B4 - Luftfederelement für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10026563B4
Application number: DE2000126563
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lohrmann; Udo Dipl.-Ing. Walter (FH)
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Daimler AG
Priority date: 2000-05-27
Filing date: 2000-05-27
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2020-05-28
Also published as: DE10026563A1

Abstract

Luftfederelement für Fahrzeuge mit einem teilweise durch einen Luftfederbalg begrenzten Luftvolumen, insbesondere Luftfederbein für Kraftfahrzeuge mit einem zwischen einer Innen- und einer Außenführung abrollenden Luftfederbalg begrenzten Luftvolumen, und einer sich auf die Temperatur des Luftvolumens und des Luftfederbalgs auswirkenden Heizeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelemente 15, 16; Heizleiter 21, 24) der Begrenzung des Luftfedervolumens (14) zugeordnet ist und das Luftfederelement mit einer temperaturabhängig arbeitenden Federwegbegrenzung versehen ist, die aufgehoben ist, sobald für den Luftbalg die Arbeitsfähigkeit gewährleistende Verhältnisse erreicht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederelement für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem bekannten Luftfederelement der vorgenannten Art ( DE 43 44 207 A1 ) ist dieses als Zusatzfeder eingesetzt, über das der Einfederweg von federgestützten Rädern bzw. Achsen bei statischen Laständerungen in bestimmten vorgegebenen Bereichen konstant gehalten werden soll. Hierzu ist das Luftfederelement als „thermische Zusatzfeder" gestaltet, die Laständerungen in bezug auf die Einhaltung eines gewünschten Fahrzeugniveaus dadurch ausgleichen soll, dass das eingeschlossene Gasvolumen durch Änderung der Temperatur in seinem Druck der abstützenden Last angepasst wird, wobei Druckerhöhungen durch Aufheizung des Gasvolumens erreicht werden sollen.

Überlagert ist die temperaturabhängige Druckregelung von einer volumenabhängigen Druckregelung durch ein zu- bzw. abschaltbares Zusatzvolumen.

Zur in Verbindung mit Niveauregelungen bei über Luftfederelemente abgestützten Fahrzeugen vorzunehmenden Wegsensierung ist es aus der DE 44 13 559 A1 bekannt, in den Luftfederbalg in Ergänzung der vorgesehenen Gewebeeinlage einen metallischen Leiter zu integrieren, und zwar parallel zur Fadenrichtung der Gewebeeinlage langgestreckt und in Balglängsrichtung von einem Bal gende zum anderen, um starke und sichere Wegsignale zu erreichen.

Ferner ist es aus der DE 44 21 773 A1 bekannt, Gasfedern, wie sie beispielsweise zur Verwendung als Hubhilfe für Heckklappen von Fahrzeugen eingesetzt sind, mit einer elektrischen Beheizung auszurüsten, die den Hubzylinder beispielsweise in Form einer Heizwendel umschließt, um bei einem Temperaturabfall der Außentemperatur den Druck in der Gasfeder annährend auf einem vorgegebenen Sollwert zu halten und dadurch die Funktionstüchtigkeit der Gasfeder zu erhalten.

Luftfederelemente in Form von Luftfederbeinen, wie sie beispielsweise aus der DE 195 08 980 C1 bekannt sind, bieten eine zunehmend verfeinerte Funktionalität bei kleinem Bauvolumen und sind in Fahrzeugen der gehobenen Komfortklasse eingesetzt. Der Luftfederbalg liegt im Bereich der Balgfalte zwischen einer Innen- und einer Außenführung, wobei raumbedingt für die Balgfalte bei sehr engen Radien lange Rollwege gegeben sind.

Der Einsatz derartiger Fahrzeuge erfolgt weltweit und damit auch in extrem kalten Klimazonen, wobei Einschränkungen im Hinblick auf die Einsatzbereitschaft nicht, aber auch hinsichtlich der Systemfunktionen, so auch des Federungskomforts, nur unter extremsten Bedingungen akzeptiert werden.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Federfunktion des Luftfederelementes für den Fahrbetrieb auch bei extremsten Tieftemperaturen sicherzustellen, ungeachtet dessen, dass, insbesondere bei im Hinblick auf besondere Einsatzbedingungen konzipierten Fahrzeugen, stets eine sofortige Fahrbereitschaft gegeben sein muss.

Gemäß der Erfindung wird dies mit einer Ausgestaltung des Luftfederelementes gemäß den Merkmalen von Anspruch 1 erreicht, wobei einerseits die Heizeinrichtung der Begrenzung des Luftfederelementes zugeordnet ist und andererseits das Luftfederelement mit einer temperaturabhängig arbeitenden Federwegbegrenzung versehen ist, die aufhebbar ist, sobald für den Luftbalg die Arbeitsfähigkeit gewährleistende Verhältnisse erreicht sind. Die Heizeinrichtung ist der Begrenzung des Luftfederelementes durch Integration im oder durch Anordnung am Luftfederbalg zuordenbar. Gleichermaßen kann die Heizeinrichtung an der Innen- und/oder Außenführung des Luftfederbalges angeordnet oder sogar in diesen Führungen integriert sein. Die Federwegbegrenzung ist aufgehoben, sobald durch Aufheizung oder fahrbetriebsbedingt die Arbeitsfähigkeit gewährleistende Verhältnisse erreicht sind.

In weiterer Asgestaltung der Erfindung ist die Heizeinrichtung in den Luftfederbalg integriert. Bei der Integration können entsprechende Heizfäden oder dergleichen in den Luftfederbalg eingebettet sein. Dabei kann die Heizeinrichtung beispielsweise als Heizmatte ausgebildet oder aus Heizdrähten aufgebaut sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Heizeinrichtung der Innen- und/oder Außenseite der Innen- und/oder Außenführung zugeordnet. Dabei kann die Heizeinrichtung als Heizmatte ausgebildet oder aus Heizdrähten aufgebaut sein, wobei sich insbesondere bei Zuordnung zur Außenseite der jeweiligen Innen- oder Außenführung eine isolierende Abdeckung als zweckmäßig erweist. Auch unabhängig von der Beheizung kann eine solche Isolierung gegen die Umgebung zweckmäßig sein.

(Hieran schließt die bisherige Zeichnungsbeschreibung beginnend Seite 3, 2. Absatz, der ursprünglichen Anmeldeunterlagen unverändert an.)

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Luftfederbein als erfindungsgemäßes Luftfederelement, wobei verschiedene Anordnungsmöglichkeiten für eine Heizeinrichtung schematisiert angedeutet sind, und
2 und 3 mögliche Heizleiteranordnungen, sei es für die in den Luftfederbalg integrierte Heizeinrichtung, sei es für dem Luftfederbalg zugeordnete Heizeinrichtungen, wie beispielsweise Heizmatten.
Die Schemadarstellung gemäß 1 zeigt ein Luftfederelement für Fahrzeuge in der Ausbildung als Luftfederbein 1 in einer Lage, wie sie der üblichen Einbaulage in einem Fahrzeug zwischen der Radführung einerseits und dem Aufbau andererseits entspricht. Die Erfindung ist aber nicht auf derartige, hier zur Erläuterung gewählte Ausführungsformen beschränkt, sondern auch für Luftfederungen bzw. andere Luftfederbeine mit Vorteil nutzbar.
Die aufbauseitige Abstützung – gegenüber dem Aufbau des hier nicht dargestellten Fahrzeuges – erfolgt über einen oberen Gehäuseteil 2, der über nicht näher dargestellte, übliche Schraubverbindungen mit dem Aufbau verbunden ist, wie bei 3 angedeutet. Die radseitige Anlenkung des Luftfederbeins 1 erfolgt in üblicher Weise über das Auge 4 des Teleskopstoßdämpfers 5, der seinerseits über seine Kolbenstange 6 elastisch gegen den oberen Gehäuseteil 2, und damit gegen den nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeuges abgestützt ist.
Mit dem Zylinder 7 des Teleskopstoßdämpfers 5 ist, wie veranschaulicht, elastisch-kardanisch der untere Gehäuseteil 8 des Luftfederbeines 1 verbunden, wobei oberer Gehäuseteil 2 und unterer Gehäuseteil 8 sich gegeneinander erstrecken und einander überlappen, und zwar bei das untere, im Überlappungsbereich innere Gehäuseteil 8 übergreifendem oberen, im Überlappungsbereich äusseren Gehäuseteil 2. Die beiden einander überlappenden Gehäusebereiche sind mit 2a und 8a bezeichnet und begrenzen einen Ringraum 9, der vom als Rollbalg ausgebildeten Luftfederbalg 10 überdeckt ist. Hierbei liegt innerhalb des Überdeckungsbereiches der Gehäuseteile 2, 3, der durch die Gehäusebereiche 2a und 8a bestimmt ist, die den Luftfederbalg 10 nach unten abschliessende Rollbalgfalte 13, und es sind die nach oben sich erstreckenden Balgschleifen, von denen die äussere Balgschleife mit 11 und die innere Balgschleife mit 12 bezeichnet sind, gegenüber dem Gehäuseteil 2 und gegenüber dem Gehäuseteil 8 festgelegt.
Entsprechend der verhältnismäßig geringen Breite des Ringraumes 9 ergibt sich für die Rollbalgfalte 13 eine starke Krümmung, wobei aufgrund der großen Federwege zusätzlich noch große Rollwege gegeben sind.
Um die dadurch bedingten Belastungen bei der im Hinblick auf die geometrischen Gegebenheiten und das Ansprechverhalten des Luftfederbeines 1 erforderlichen Flexibilität des Federbalges 10 auch unter Extrembedingungen zu gewährleisten, sind im Ausführungsbeispiel diverse Heizeinrichtungen vorgesehen, durch die, falls unter extremsten Bedingungen erforderlich, die Temperatur des Luftvolumens 14 bzw. die Temperatur für den Luftfe derbalg 10 auf ein Maß angehoben werden kann, das die notwendige Flexibilität des Balges 10 auch unter extremsten Bedingungen gewährleistet.
Im Rahmen der Erfindung können diese Heizeinrichtungen, wie bei 15 und 16 angedeutet, durch bevorzugt im Überlappungsbereich den Gehäuseteilen 2 bzw. 8 zugeordnete Heizelemente gebildet sein, wobei das dem äußeren Gehäuseteil 2 zugeordnete Heizelement mit 15 und das dem inneren Gehäuseteil 8 zugeordnete Heizelement mit 16 bezeichnet ist.
Die Heizelemente 15 und 16 können auf die jeweiligen Gehäuseteile auf der vom Balg 10 abgewandten Seite, hier jeweils als außenseitig bezeichnet, aufgebracht und durch Heizmatten oder dergleichen gebildet sein. Desweiteren ist es auch möglich, die entsprechenden Heizelemente in die jeweiligen Gehäuseteile in deren Überlappungsbereichen 2a und 8a zu integrieren, also beispielsweise entsprechende Heizkanäle in den Gehäuseteilen selbst vorzusehen.
Als weiteres Heizelement 17 ist ein nach Art eines Tauchsieders arbeitendes Heizelement veranschaulicht, über das das Luftvolumen 14 in der Temperatur angehoben werden kann, so dass sich für den Balg 10 geeignete Arbeitstemperaturen erreichen lassen, wobei hierfür zusätzlich eine Isolierung der Gehäuseteile in den für die Wärmeabfuhr aus dem Luftvolumen 14 in Frage kommenden Bereichen, insbesondere im Überlappungsbereich, in dem der Luftfederbalg 10 liegt, vorgesehen werden kann. Das Heizelement 17, veranschaulicht durch eine Heizwendel, liegt im dargestellten Ausführungsbeispiel in dem vom äußeren Gehäuseteil 2 umschlossenen, karosserienahen Bereich, und es sind symbolisch entsprechende, mit plus (+) und minus (–) bezeichnete Heizanschlüsse veranschaulicht. Selbstverständlich kann das Heizelement 17 auch in Form einer gewendelten Schleife ausgebildet sein, die nicht wie dargestellt, als Spirale in einer Ebene liegt, sondern als Wendel eine axiale Erstreckung innerhalb des Gehäuseteiles 2 aufweist und so einen größeren Teil des Luftvolumens 14 unmittelbar erreicht.
Neben den bereits angesprochenen Möglichkeiten kann im Rahmen der Erfindung die Beheizung des Rollbalges auch unmittelbar erfolgen, wobei diesbezügliche Ausgestaltungen des Rollbalges in den 2 und 3 stark schematisiert für einen Ausschnitt aus dem jeweiligen Rollbalg gezeigt sind.
In der Darstellung gemäß 2 ist der gezeigte Rollbalgausschnitt mit 18 bezeichnet und weist im wesentlichen diagonal zueinander verlaufende Fäden 19 und 20 auf, also Fäden 19, 20 in Kreuzlage, wobei zwischen den Fäden der einen Fadengruppe, hier der Fadengruppe 19 zusätzliche Heizleiter 21 verlaufen.
In der Ausgestaltung gemäß 3 ist der Rollbalgausschnitt mit 22 bezeichnet und weist in Längsrichtung verlaufende Verstärkungsfäden 23 auf, die im wesentlichen senkrecht zur Rollbalgfalte verlaufen und zwischen denen Heizleiter 24 angeordnet sind.
Eine derartige Heizeinrichtung kann an den Betrieb des Fahrzeuges gebunden sein, und/oder in Verbindung mit einer ohnehin vorgesehenen Aufheizung des Fahrzeuges, bzw. von Funktionsteilen des Fahrzeuges wie dem Motor, im Standbetrieb betrieben werden. So ist beispielsweise in Verbindung mit der Vorwärmung von Motoren für Kraftfahrzeuge über an das Stromversorgungsnetz angeschlossene Blockheizgeräte auch der Betrieb der Heizeinrichtung für das Luftfederelement vorteilhaft.
Je nach Wahl und Ausgestaltung des jeweiligen Heizelementes kann dieses auch im Wege der Nachrüstung – auch im Wege der Nachrüstung innerhalb der Produktion – als Zusatzteil zu einem herkömmlichen serienüblichen Luftfederbein genutzt werden.

Claims

Luftfederelement für Fahrzeuge mit einem teilweise durch einen Luftfederbalg begrenzten Luftvolumen, insbesondere Luftfederbein für Kraftfahrzeuge mit einem zwischen einer Innen- und einer Außenführung abrollenden Luftfederbalg begrenzten Luftvolumen, und einer sich auf die Temperatur des Luftvolumens und des Luftfederbalgs auswirkenden Heizeinrichtung dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelemente 15, 16; Heizleiter 21, 24) der Begrenzung des Luftfedervolumens (14) zugeordnet ist und das Luftfederelement mit einer temperaturabhängig arbeitenden Federwegbegrenzung versehen ist, die aufgehoben ist, sobald für den Luftbalg die Arbeitsfähigkeit gewährleistende Verhältnisse erreicht sind.
Luftfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizleiter 21, 24) in den Luftfederbalg integriert ist.
Luftfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelemente 15, 16) der Innen- und/oder Außenführung des Luftfederbalges (10) zugeordnet ist.
Luftfederelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelemente 15, 16) durch eine an der Innen- und/oder Außenführung vorgesehene Heizmatte gebildet ist.
Luftfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die temperaturabhängig arbeitende Federwegbegrenzung in Abhängigkeit von der Außentemperatur gesteuert ist.
Luftfederelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwegbegrenzung den Federweg auf einen Bereich um eine vorgegebene Federlage, insbesondere um die Konstruktionslage, begrenzt.
Luftfederelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwegbegrenzung den Federweg in der Konstruktionslage des Luftfederelementes blockiert.