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Die
Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem Luftfederkolben, einem
Luftfederdeckel und einem Luftfederbalg aus elastomerem Material
mit in das elastomere Material eingebetteten Festigkeitsträgern.
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Derartige
Luftfedern sind häufig
beispielsweise in Schienen- oder Straßenfahrzeugen, insbesondere
in Lastkraftwagen im Einsatz. Der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise
sind dem Fachmann daher bekannt.
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Besonders
aufgrund der hohen Qualität
der zum Einsatz kommenden Werkstoffe, insbesondere der Festigkeitsträger, wird
die Lebensdauer einer Luftfeder der genannten Art häufig nicht
durch den Bruch eines Festigkeitsträgers, sondern durch den Verschleiß der Balgwand
bestimmt. Durch erhöhte Reibung
der Balgwand, beispielsweise durch Scheuern der Balgwand an Karosserieteilen
bei zu geringem Luftdruck im Luftfederbalg kann dabei an den besonders
belasteten Scheuerstellen eine starke Temperaturerhöhung des
Luftfederbalges auftreten. Dies führt häufig zu beschleunigter Zerstörung des Luftfederbalges.
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Es
ist daher bekannt, die Balgwand mit verschiedenen Stoffen zu beschichten,
die die Gleitfähigkeit
der Oberfläche
verbessern.
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Die
DE 10 2004 007 332
A1 zeigt eine Luftfeder, die zum Schutz vor Verschmutzung
des äußeren Balgwand
mit einer die Haftfähigkeit
reduzierenden Schutzschicht behandelt ist. Dadurch, dass eine Schmutzanhaftung
an der Balgwand erschwert ist, kann der Verschleiß der Balgwand
reduziert werden.
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Die
JP 55-076237 und die JP 2005-199761 zeigen Luftfedern für Schienenfahrzeuge,
die eine reibungsarme Zwischenlage aus synthetischen Fasern aufweisen.
Diese Zwischenlage ist in einem Bereich angeordnet, in dem der Luftfederbalg
mit einem Stützteller
intermittierend in Kontakt kommt, wobei durch Verdrehung des Luftfederbalges
gegen den Stützteller
um die Hauptachse der Luftfeder in diesem Kontaktbereich eine hohe
Reibbelastung der Balgaußenwand
auftritt.
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Die
JP 55-082832 und die JP 54-086073 zeigen Luftfedern mit ähnlich wirkenden
Zwischenlagen, die jedoch in der Einklemmung des Luftfederbalges an
dem dem Stützteller
gegenüberliegenden
Ende des Luftfederbalges wirksam sind. Auch diese Zwischenlagen
beschränken
ihre Wirkung auf den genannten Teilbereich der Balgwand.
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Trotz
der Anwendung eines Verschleißschutzes
kann es jedoch aus den eingangs geschilderten Gründen zu Scheuerstellen und
damit erhöhter
Temperaturbelastung des Luftfederbalges kommen. Zur Analyse des
dabei entstehenden Schadens ist es wichtig, beurteilen zu können, ob
die Temperatur des Luftfederbalges einen vorbestimmten Grenzwert überschritten
hat. Dies ist jedoch nur mit Hilfe aufwändiger Analysemethoden möglich, in
vielen Fällen aufgrund
der Zerstörungen
des Luftfederbalges sogar unmöglich.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Luftfeder der eingangs
geschilderten Art zu schaffen, bei der die Temperaturbelastung des
Luftfederbalges auf einfache Weise auch im Nachhinein beurteilbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird dadurch gelöst,
dass der Luftfederbalg auf seiner äußeren radialen Mantelfläche eine
sich über
die gesamte äußere Mantelfläche sich
erstreckende Schicht aus einer textilen Struktur aufweist, die eine
durch Temperatureinwirkung sich verändernde Indikatorfarbe aufweist.
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Eine
derartige textile Struktur hat den Vorteil, dass sie sich im Gegensatz
zu den üblichen
Gummioberflächen
der Luftfederbälge
verhältnismäßig einfach
und dauerhaft mit Farbe einfärben
oder beschichten lässt.
Außerdem
ist durch die textile Struktur die gesamte elastomere Mantelfläche des
Luftfederbalges zusätzlich
gegen äußere Einflüsse geschützt.
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Derartige
textile Strukturen lassen sich in Form eines ringförmig zusammengenähten oder rundgeklöppelten
Strumpfes bereits bei der Vulkanisation der Bälge aufbringen und durch den
Vulkanisationsvorgang sicher und unlösbar mit der elastomeren Balgwand
verbinden.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die textile Struktur als ein
textiles Gewirke ausgebildet.
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Gewirke
haben den Vorteil, dass eine gute konstruktionsbedingte Dehnung
der Struktur einstellbar ist. Damit kann sich die Schutzschicht
im Einsatz den Verformungen des Luftfederbalges besonders gut anpassen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist das Gewirke als Kettwirkware
aus einem ersten Garn aus Filamenten mit einem Modul von mehr als 5N/1000dtex,
bezogen auf 5% Dehnung und einem zweiten Garn aus Filamenten mit
einem Modul von weniger als 2cN/1000dtex, bezogen auf 5% Dehnung aufgebaut
ist, wobei das erste und das zweite Garn jeweils ein zusammenhängendes
Netzwerk bilden und die Garne nicht umeinander gedreht sind.
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Eine
derartige elastische Kettwirkware, deren Dehnung nicht nur auf der
Konstruktion des Gewirkes beruht, eignet sich gut für die Beschichtung von
Luftfederbägen,
da die hohe Dehnbarkeit der Kettwirkware zu einer besonders guten
Verformbarkeit führt
und dadurch die Bewegungsfähigkeit
des Luftfederbalges beim Abrollen auf dem Luftfederkolben nicht
oder nicht nennenswert einschränkt.
Der Aufbau aus zwei Garnen, von denen das eine elastisch, das andere
nicht elastisch ist, gewährleistet eine
gute Verarbeitbarkeit der Wirkware.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung liegen das erste und das zweite
Garn mindestens teilweise gemeinsam in den Maschen.
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Diese
Ausführung
hat den Vorteil, dass die jeweils zusammenhängenden Netzwerke der Garne miteinander
verbunden sind und so besser verarbeitbar sind. Dadurch, dass die
Garne zwar mindestens teilweise in gemeinsamen Maschen liegen, aber dennoch
voneinander unabhängige
Netzwerke bilden, bleibt die Wirkware auch bei Zerstörung nur
eines Netzwerkes, beispielsweise durch Abrieb, noch stabil und einsatzfähig.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das erste Garn aus Polyamidfilamenten aufgebaut.
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Polyamid
weist eine gute Zugfestigkeit bei gleichzeitig guten Dehnungseigenschaften
auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das erste Garn ein Polyamid 6 mit einem Titer
zwischen 20 und 60 dtex.
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Ein
derartiges Polyamid weist eine besonders für diesen Anwendungsfall besonders
geeignete Zugfestigkeit bei gleichzeitig guten Dehnungseigenschaften
auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das erste Garn aus Polyesterfilamenten aufgebaut.
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Polyester
ist gegen die bei der Vulkanisierung der Luftfederbälge auftretenden
Temperaturen besonders gut beständig
und weist eine gute Haftfähigkeit
zu der umgebenden Elastomermatrix auf.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das zweite Garn ein elastisches Polyurethan.
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Elastisches
Polyurethan ist als elastisches Material gut geeignet, da es aufgrund
seiner hohen Elastizität
im Betrieb der Luftfeder die unterschiedlichen Dehnungen des Luftfederbalges
nur wenig behindert.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist das zweite Garn ein Elasthan mit einem Gesamttiter
von 20 bis 60 dtex.
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Diese
Garnart hat sich in Versuchen als besonders vorteilhaft für die Verarbeitbarkeit
und die Lebensdauer der Luftfederbälge herausgestellt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Kettwirkware mit zwei Legeschienen nach folgendem
Muster gewirkt, nämlich
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1 mit elastischem Garn in geschlossener Tuchbindung der Abfolge
1-0-1/1-2-1 und
- • Legeschiene
2 mit nicht elastischem Garn in geschlossener Trikotbindung der
Abfolge 2-3-2/1-0-1
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In
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist die Kettwirkware in gegenlegiger Konstruktion
aufgebaut.
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Die
gegenlegige Konstruktion hat den Vorteil, dass sich die Wirkware
bei der Verarbeitung weniger verzieht. Dabei sind 4 Auflegearten
möglich, nämlich Garn
1 oder Garn 2 außen
und Wirkrichtung in Richtung der Hauptachse der Luftfeder oder Wirkrichtung
senkrecht zur Richtung der Hauptachse der Luftfeder. Von diesen
4 Kombinationen erwies sich das Auflegen in Wirkrichtung nicht nur ökonomisch günstiger
sondern auch in dynamischer Haltbarkeit als besser. Die außenliegenden
Polyamidfasern schützen
das Netzwerk besser von Abrieb. Senkrecht zur Wirkrichtung liegendes
Textil hat den Nachteil dass in der Rollfalte der Bälge lange
Garne in Richtung der Hauptachse der Luftfeder, nämlich in der
Rollfalte parallel zur Hauptachse der Luftfeder liegen und frühzeitig
dynamisch brechen. In Wirkrichtung verlegtes Gewebe verhält sich
dynamisch besser, da nur ganz kurze Garnstücke in Richtung der Hauptachse
der Luftfeder verlaufen und damit die Wirkware dynamisch stabiler
ist.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung ist die durch Temperatureinwirkung
sich verändernden
Indikatorfarbe als fest haftende Beschichtung auf die textile Struktur
aufgebracht.
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Eine
derartige Farbe wird nach der Vulkanisation des Luftfederbalges
aufgebracht. Die temperaturabhängige
Farbe verbindet sich gut mit den Fasern der Kettwirkware und lagert
sich auch in und zwischen den Maschen ab. Sie ist durch die Kettwirkware
vor vollständigem
Abrieb geschützt.
Deshalb wird auch bei im Betrieb auftretender Reibung meist ein
Rest der Indikatorfarbe in der textilen Struktur zurückbleiben,
deren temperaturabhängige
Veränderungen
dann verhältnismäßig einfach
beurteilbar sind.
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Nachstehend
wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
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1 einen
Längsschnitt
einer erfindungsgemäßen Luftfeder
mit einer Kettwirkware als textile Schicht mit einer temperaturempfindlichen
Indikatorfarbe auf der äußeren radialen
Mantelfläche
des Luftfederbalges,
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2 eine
Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Kettwirkware und
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3 einen
Teilschnitt der Wand des erfindungsgemäßen Luftfederbalges mit der
Kettwirkware und der temperaturempfindlichen Indikatorfarbe.
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In
der 1 ist eine Luftfeder 1 mit einem Rollbalg 2 dargestellt.
Der Rollbalg 2 ist aus elastomerem Material gebildet und
ist an seinem ersten axialen Ende an einem Luftfederdeckel 3 mittels
eines Spannringes 4 gasdicht befestigt und an seinem zweiten
axialen Ende an einem Luftfederkolben oder auch Abrollkolben 5 ebenfalls
mit einem Spannring 6 gasdicht befestigt. Der Abrollkolben 5 ist
dabei so angeordnet, dass er mit seinem dem zweiten Ende des Luftfederbalges 2 zugeordneten
Ende in das Innere 7 des Luftfederbalges 2 hineinragt
und der Luftfederbalg 2 in bekannter Weise eine Rollfalte 8 bildet,
die sich bei Relativbewegungen zwischen Luftfederdeckel 3 und
Abrollkolben 5 längs
der Hauptachse der Luftfeder 1 auf der äußeren Mantelfläche 9 des
Abrollkolbens 5 abrollt.
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Der
Luftfederdeckel 3 ist an einer nicht genauer dargestellten
Karosserie 10 und der Abrollkolben 5 an einem
nicht genauer dargestellten Fahrwerksteil 11 eines nicht
gezeigten Fahrzeuges befestigt.
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Der
Luftfederbalg 2 weist auf seiner äußeren radialen Mantelfläche 12 eine
textile Schutzschicht 13 auf, die sich über die gesamte Mantelfläche 12 erstreckt.
Die textile Schutzschicht 13 ist aus einer Kettwirkware
aufgebaut, die durch Vulkanisation mit dem elastomeren Material
des Luftfederbalges 2 fest verbunden ist. Die hohe Dehnungsfähigkeit
der textilen Schutzschicht 13 ermöglicht eine gute Verformung der
Schutzschicht auch in der Rollfalte 8.
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In 2 ist
die textile Schutzschicht 13 in einer Ausschnittvergrößerung prinzipiell
dargestellt.
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Die
Schicht 13 ist als Kettwirkware aus einem ersten Garn 14 aus
Elasthan und einem zweiten Garn 15 aus Polyamid gewirkt.
Die Wirkrichtung 16 verläuft in dieser Darstellung vom
unteren Rand der Figur zum oberen Rand der Figur und liegt parallel zur
Hauptachse der Luftfeder 1. Die Darstellung zeigt, dass
das erste Garn 14 nach einem Wirkmuster in geschlossener
Tuchbindung der Abfolge 1-0-1/1-2-1 und das zweite Garn 15 nach
einem Wirkmuster in geschlossener Trikotbindung der Abfolge 2-3-2/1-0-1
gewirkt ist. Das Gewirke ist in eine hier nicht gezeigte Elastomermatrix
aus peroxidisch vernetztem Ethylen-Propylen-Kautschuk eingebettet. In allen
Maschen 17 der Kettwirkware 13 sind beide Garne 14 und 15 zusammengewirkt.
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In 3 ist
ein Teilschnitt der Wand des erfindungsgemäßen Luftfederbalges 2 dargestellt.
In das elastomere Material 18 sind Festigkeitsträger 19 eingebettet.
Auf der äußeren Mantelfläche 20 der Balgwand
ist die Kettwirkware 13 fest anvulkanisiert. Auf der der
Wand des Balges 2 abgewandten Seite der Kettwirkware 13 ist
eine Schicht einer durch Temperatureinwirkung sich verändernden
Indikatorfarbe 21 aufgebracht, die auf der Kettwirkware 13 fest
haftet und sich auch zwischen und in den Maschen 17 der
Kettwirkware 13 ablagert. Zweckmäßigerweise wird der Farbton
der Indikatorfarbe 21 vom Farbton der Kett wirkware 13 und
dem elastomeren Material 18 deutlich abweichend gewählt. Damit
ist eine temperaturabhängige
Veränderung
der Indikatorfarbe optisch gut erfassbar.
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- 1
- Luftfeder
- 2
- Luftfederbalg
- 3
- Luftfederdeckel
- 4
- Spannring
- 5
- Abrollkolben/Luftfederkolben
- 6
- Spannring
- 7
- Innenraum
des Balges 2
- 8
- Rollfalte
- 9
- Mantelfläche des
Kolbens 5
- 10
- Karosserie
- 11
- Fahrwerksteil
- 12
- äußere radiale
Mantelfläche
des Balges 2
- 13
- textile
Schutzschicht/Kettwirkware
- 14
- Elasthangarn
- 15
- Polyamidgarn
- 16
- Wirkrichtung
- 17
- Maschen
der Kettwirkware 13
- 18
- elastomeres
Material des Luftfederbalges 2
- 19
- Festigkeitsträger des
Luftfederbalges 2
- 20
- äußere Mantelfläche des
elastomeren Materials 18
- 21
- temperaturempfindliche
Indikatorfarbe