DE102007062619B3

DE102007062619B3 - Luftfederdämpfer

Info

Publication number: DE102007062619B3
Application number: DE102007062619A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Bach; Reinhard Dr. Sonnenburg; Gottfried Zimmermann
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2007-12-22
Filing date: 2007-12-22
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2027-12-23

Abstract

Luftfederdämpfer, umfassend mindestens zwei Arbeitsräume, wobei die Arbeitsräume mit Luft gefüllt sind und mindestens ein Arbeitsraum einen Luftanschluss aufweist, wobei die Luft des Luftfederdämpfers über den Luftanschluss an eine Kühleinrichtung angeschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Luftfederdämpfer gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Luftfederdämpfer sind bereits seit langem bekannt, konnten sich jedoch bisher nicht durchsetzen, da mit Luft als Dämpfmedium zahlreiche Eigenarten verbunden sind, die in dieser Form bei einem Schwingungsdämpfer mit einem flüssigen Dämpfmedium gar nicht auftreten. Beispielhaft wird auf die DE 84 13 300 U1 verwiesen. Ein wesentlicher Unterschied zu einem hydraulischen Schwingungsdämpfer besteht darin, dass die beim Dämpferbetrieb auftretende Wärme das Dämpfmedium erhitzt, dessen Druck im Schwingungsdämpfer zunimmt und damit zu einer Veränderung der Dämpfkraftkennlinie führt. Dieser Effekt ist in dieser Ausprägung bei einem hydraulischen Schwingungsdämpfer nicht gegeben.
Vielfach verfügt ein Luftdämpfer über einen Arbeitsraum, der von einem Rollbalg begrenzt wird. Das Rollbalgmaterial weist in der Regel einen schlechten Wärmeleitwert auf, so dass die Wärmeabfuhr behindert wird. Bei hochwertigen Fahrzeugen wird der Luftfederdämpfer mit einer Niveauregelung betrieben, so dass ein Teil des Luftvolumens ausgetauscht wird, aber nur, wenn sich die Beladungsituation ändert.
Aus der gattungsbildenden DE 600 20 307 T2 ist ein Luftdämpfer bekannt, der über eine Anschlussleitung mit einem Druckausgleichsbehälter verbunden ist, in dem eine Kühleinrichtung in Form eines Kühlkollektors angeordnet ist. Eine weitere Bauform ist in der US 1 098 271 beschrieben, bei die Luftfeder zur Kühlung der Luftfüllung an einen Radiator angeschlossen ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Luftfederdämpfer derart weiterzuentwickeln, dass das Problem der Dämpfkraftänderung bei Temperaturerhöhung des Dämpfmediums zumindest minimiert wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit der Kühleinrichtung kann die Luft auf eine annähernd konstante Temperatur gehalten werden, so dass keine nennenswerten temperaturbedingten Druckänderungen auftreten. Des Weiteren kann durch einen Kreislauf ein permanenter Druckverlust vermieden werden. Durch den Kompressor wird eine ständige Umwälzung und damit ein präzise kontrollierbares Temperaturniveau der im Luftfederdämpfer enthaltenen Luft erreicht.
Der Luftfederdämpfer weist zwei Arbeitsräume auf, wobei die Versorgungsleitung für Kühlluft in einem ersten Arbeitsraum und die Abluftleitung zur Kühleinrichtung an einem zweiten Arbeitsraum angeschlossen sind. Auch diese Maßnahme dient dem Ziel der gleichmäßigen Temperaturverteilung innerhalb des Aggregats.
Für den Fall, dass die Temperatur innerhalb des Luftfederdämpfers über ein definiertes Niveau ansteigt und von der Kühleinrichtung nicht mehr bewältigt wird, ist vorgesehen, dass zu der Kühleinrichtung eine Bypassstrecke besteht, die einen Ausgang an die Atmosphäre aufweist.
Die Kühleinrichtung weist eine Temperatursteuerung auf, die an einen Rechner angeschlossen ist, über den der Kompressor angesteuert wird.
Um schnell eine Drucksteigerung im Luftfederdämpfer erreichen zu können, weist der Kompressor zusätzlich zu einer Verbindungsleitung mit der Kühleinrichtung eine separate Ansaugleitung auf. Dabei ist die Ansaugleitung mittels einer Ventileinrichtung mit dem Kompressor verbindbar.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur enthält eine Prinzipdarstellung eines Luftfederdämpfers 1 mit einem Zylinder 3, in dem ein Kolben 11 zwei mit einem gasförmigen Federdämpfmedium gefüllte Räume 9; 15; trennt. Der Kolben 11 ist an einer Kolbenstange 13 axial beweglich geführt und trennt den Federdämpferraum 9 von einem Federdämpferraum 15. Die Kolbenstange 13 ist zumindest mittelbar mit einem Fahrzeugrad 17 und der Zylinder 3 mit einem Fahrzeugaufbau 19 verbunden.
Der Kolben 11 ist mit einem Dämpfventil 21 ausgeführt, dass einen Dämpfmediumaustausch zwischen den beiden Arbeitsräumen 9; 15 beeinflusst. Generell kann die Erfindung auch bei einer Federdämpfereinrichtung mit einer deutlich abweichenden Bauweise angewendet werden.
Der Luftfederdämpfer 1 verfügt in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Luftanschlüsse, von denen ein erster Luftanschluss 23 mit einer Abluftleitung 24 an eine Kühleinrichtung 25 angeschlossen ist. Die Kühleinrichtung 25 wird mittels eines Kompressors 27 angetrieben, der sowohl über Luftanschlüsse 23; 29 mit beiden Federdämpferräumen 9; 15 verbunden ist, und somit Bestandteil einer Niveauregulierung des Luftfederdämpfers ist, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nur sehr vereinfacht dargestellt ist. Grundsätzlich kann der Luftfederdämpfer auch ohne einen Kompressor betrieben werden, da in einer Verbindungsleitung 33 von der Kühleinrichtung zum Kompressor eine Bypassleitung 35 vorliegt, die über den Luftanschluss 29 zum Luftfederdämpfer führt. Neben der Verbindungsleitung 33 besteht für den Kompressor 27 noch eine separate Ansaugleitung 37 zu einem Vorratsbehälter 39 oder einem Atmosphärenanschluss, wobei die Ansaugleitung 37 durch ein Blockierventil 41 gesperrt werden kann.
Für den Fall, dass die Kühleinrichtung 25 keine ausreichende Kühlleistung erbringen kann, lässt sich über eine weitere Bypassstrecke 43, die einen Ausgang an die Atmosphäre aufweist, Luftvolumen abbauen. Die Bypassstrecke 43 kann über ein Wegeventil 45 gesteuert werden. Die Ventile 41; 45 sind an einen Rechner 47 angeschlossen, der ein Eingangssignal von einem Temperatursensor 49 erhält, so dass die Kühleinrichtung 25 einer Temperatursteuerung unterliegt.
In den Versorgungsleitungen zwischen dem Kompressor 27, dem Luftfederdämpfer 1 und der Kühleinrichtung 25 sind zusätzliche Ventile angeordnet, die die Strömungsrichtung bestimmen. Ein Rückschlagventil 55 stellt sicher, dass die vom Kompressor 27 geförderte Luft nur zum Luftanschluss 31 geleitet wird und nicht in Richtung der Kühleinrichtung 25 strömen kann. Die Abstimmung des Dämpfungsventils 21 in Druckrichtung muss die Eigenschaften des Rückschlagventils 53 berücksichtigen.
Die während des Betriebs des Luftfederdämpfers umgesetzten Volumen der Federdämpfräume 15, 9 werden über den Luftanschluss 23 der Kühleinrichtung 25 zugeführt. Dort abgekühlt, führt der weitere Strömungsweg in die Verbindungsleitungen 33; 35 zum Luftanschluss 29 des Dämpfraums 9. Dieser Strömungsweg funktioniert ohne Unterstützung des Kompressors 27, der von einem Motor 61 angetrieben wird.
Mit Kompressorunterstützung wird Luft je nach Schaltstellung des Blockierventils 41 aus der Verbindungsleitung 33 und ggf. zusätzlich über die Ansaugleitung 37 in eine Versorgungsleitung 63 gefördert, die wiederum mit der Verbindungsleitung 35 gekoppelt ist. Je nach Temperaturniveau, festgestellt vom Temperatursensor 49, kann über das Wegeventil 45 ein Teilvolumen aus der Niveauregulierung an die Atmosphäre abgelassen werden, so dass stets eine zumindest annähernd konstante Temperatur der Luft innerhalb des Luftfederdämpfers 1 erreicht wird.

Claims

Luftfederdämpfer (1), umfassend mindestens zwei Federdämpferräume (9; 15) als Arbeitsräume, wobei die Arbeitsräume (9; 15) mit Luft gefüllt sind und mindestens ein Arbeitsraum (9; 15) einen Luftanschluss (23; 29) aufweist, wobei die Luft des Luftdämpfers (1) über den Luftanschluss (23) an eine Kühleinrichtung (25) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (25) mittels eines Kompressors (27) angetrieben wird, der Bestandteil einer Niveauregulierung des Luftfederdämpfers (1) ist.
Luftfederdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (27) mit einem Federdämpferraum (9; 15) verbunden ist.
Luftfederdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederdämpfer (1) zwei Federdämpferräume (9; 15) aufweist, wobei die Versorgungsleitung (35) für Kühlluft in einem ersten Federdämpferraum (15) und eine Abluftleitung (24) zur Kühleinrichtung (25) an einem zweiten Arbeitsraum (9) angeschlossen sind.
Luftfederdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu der Kühleinrichtung (25) eine Bypassstrecke besteht, die einen Ausgang (43) an die Atmosphäre aufweist.
Luftfederdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühleinrichtung (25) eine Temperatursteuerung aufweist.
Luftfederdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ansaugleitung (37) mittels einer Ventileinrichtung (41) mit dem Kompressor (27) verbindbar ist.