DE102010038238A1

DE102010038238A1 - Luftfedereinheit mit Kühlung

Info

Publication number: DE102010038238A1
Application number: DE201010038238
Authority: DE
Inventors: Ralf Pielock
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2010-10-18
Filing date: 2010-10-18
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Luftfedereinheit mit einem Luftfederrollbalg aus elastomerem Material, die einerseits mit einem Luftfederdeckel an der Fahrzeugkarosserie und andererseits am Fahrwerk angelenkt ist, wobei der Luftfederdeckel ein scheibenförmigen erstes Deckelteil und ein dazu koaxiales scheibenförmiges, insbesondere mit einem Kardaniklager verbundenes, zweites Deckelteil aufweist, wobei die Deckelteile flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind und Kühlkanäle sowie mit einem fahrzeugseitigen Wärmetauscher verbundene Zu- und Ablaufkanäle für Kühlmittel aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfedereinheit als Federbein für Fahrwerke von Fahrzeugen mit einem Luftfederrollbalg aus elastomerem Material, der zwischen einem Luftfederdeckel und einem Luftfederkolben luftdicht eingespannt ist und unter Ausbildung mindestens einer Rollfalte am Luftfederkolben und/oder am Luftfederdeckel abrollt, wobei die Luftfedereinheit einerseits über ein Kardaniklager mit dem Luftfederdeckel an einer Montagefläche der Fahrzeugkarosserie bzw. des Fahrzeugrahmens und andererseits mit einem weiteren in der Regel am unteren Dämpferauge bzw. im unteren Bereich des Abrollkolbens befindlichen Anlenkpunkt am Fahrwerk angelenkt ist.
Als Kardaniklager wird hier das im oberen Anschlussbereich des Federbeins angeordnete und mit ringförmigen Anbauteilen verbundene Element aus elastomerem Werkstoff bezeichnet, welches eine Kipp-, Taumel-, Torsions- oder Schwenkbewegung des Federbeins gegenüber der Karosserie erlaubt.
Federbeine mit Elastomer-Kardaniklagern, welche den Umgebungstemperaturen im Karosseriebereich unmittelbar ausgesetzt sind, können sich im Betrieb erheblich erwärmen. Eine Wärmezufuhr erfolgt über die Umgebungsluft, durch innere Reibung im Elastomerbauteil sowie über die Kontaktfläche zur Karosserie. Bei besonders großmotorigen Fahrzeugen kann an der Vorderachse eine deutlich höhere Erwärmung der Karosserie im Bereich der Kontaktfläche zum Federbein entstehen. Diese höhere Temperatur (ca. 90°C und mehr) führt dazu, dass die Berstdruckfestigkeit des Elastomers eines Kardaniklagers deutlich sinken kann. Desweiteren schreitet der Alterungsprozess von Elastomeren bei höheren Temperaturen schneller voran.
Kühlungen für solche Feder- und Dämpfereinheit/Federbeine sind bereits bekannt. bekannt. So offenbart die DE 10 2006 058 688 A1 eine mit einem Rollbalg versehene Luftfeder, welche in ihrem Deckelbereich ein Peltier-Element zur Kühlung aufweist.
Für die Erfindung bestand die Aufgabe, eine Kühleinrichtung für eine Feder- und Dämpfereinheit bereitzustellen, die eine leichte und kostengünstige Bauweise aufweist und die gleichermaßen eine effektive Kühlung gewährleistet.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen enthalten.
Dabei weist der Luftfederdeckel ein scheibenförmigen erstes Deckelteil und ein dazu koaxiales scheibenförmiges zweites Deckelteil auf, wobei die Deckelteile flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind und Kühlkanäle sowie mit einem fahrzeugseitigen Wärmetauscher verbundene Zu- und Ablaufkanäle für Kühlmittel aufweisen, welches den Deckelbereich und das Kardaniklager durch Konvektion abkühlt.
Damit lässt sich die für das Kardaniklager bzw. Elastomer große Wärmezufuhr über die Karosserieanbindung durch eine aus einem scheibenförmigen ersten Deckelteil und einem dazu koaxiales scheibenförmiges zweiten Deckelteil bestehende „Zwischenscheibe” erheblich verringern. In dieser Zwischenscheibe fließt ein Kühlmittel, welches die Temperatur zu einem fahrzeugseitigen Wärmetauscher abführt. Das Kühlmittel verringert die Temperatur am Kardaniklager um ca. 20°C, was zu einer deutlichen Berstdrucksteigerung bei einer Karosserietemperatur von oberhalb 90°C führt.
Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass das scheibenförmige erste Deckelteil als oberes Deckelteil an der Karosserie anliegt und das scheibenförmiges zweite Deckelteil als unteres Deckelteil Bestandteil eines zwischen Luftfedereinheit und Karosserie ausgebildeten Kardaniklagers ist, welches das Elastomerbauteil aufweist. Damit ist das untere Deckelteil direkt und wärmeleitend mit dem Elastomerbauteil verbunden.
Vorteilhafterweise ist die aus einem scheibenförmigen ersten Deckelteil und einem dazu koaxiales scheibenförmiges zweiten Deckelteil bestehende Zwischenscheibe so aufgebaut, dass beide Deckelteile entweder mit oder ohne separate Dichtung flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind. Im mittleren Bereich kann z. B. einmal der Zu- und einmal der Ablauf des Kühlmittels angebracht sein. Das ist vorteilhaft, weil dann nur in einem zentralen Bereich entsprechende Anschlusselemente vorgesehen werden müssen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass zur Anlenkung an die Karosserie die Deckelteile mit Befestigungsschrauben oder -bolzen an der Karosserie befestigt sind, wobei in der Regel die Befestigungsschrauben oder -bolzen durch beide Deckelteile durchgehend ausgebildet sind. Die aus den beiden Deckelteilen bestehende Zwischenscheibe ist dann über Befestigungsschrauben zwischen dem Federbein und der Karosserie befestigt, wobei die Konstruktion so erfolgt, dass die vorhandenen max. Druckkräfte des Federbeins übertragen werden können. In Zugrichtung werden die Kräfte über die durchgehenden Befestigungsschrauben oder -bolzen direkt übertragen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zur Verbesserung der Wärmeübertragung besteht darin, dass zwischen Deckelteil und Kardaniklager eine Schicht aus wärmeleitfähigem Material eingebracht ist, etwa eine Wärmeleitpaste.
Weiterhin ist der Einsatz von temperaturfesten Elastomeren möglich, welche in der Regel nicht die geforderten Eigenschaften bezügl. Kennlinie sowie Verlustwinkel ermöglichen.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung zur Verbesserung der Wärmeableitung/Kühlung besteht darin, dass die Kühlkanäle über die Zu- und Ablaufkanäle mit einem bestehendem Flüssigkeitskühlsystem des Fahrzeugs verbunden sind.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung Verbesserung der Kühlung besteht darin, dass die scheibenförmigen Deckelteile zusätzlich von außen durch einen gerichteten Luftstrom gekühlt werden. Der Luftstrom kann dabei z. B. durch entsprechende Öffnungen und oder Leitbleche an der Karosserie aus dem Fahrtwind erzeugt werden, so dass eine solche zusätzlich Konvektionskühlung entsteht.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine Realisierung von Federbeinkonzepten ermöglicht, bei denen eine sehr hohe Motorrauminnentemperatur den Einsatz eines elastomeren Kardaniklagers bisher nicht zuließ. Es wird weiterhin ermöglicht, funktionsoptimierte Elastomere einzusetzen. Auch werden andere temperaturempfindlicher Elastomer- oder PUR-Bauteile im Federbein durch die erfindungsgemäße Ausbildung gegen Überhitzung geschützt.
Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die erfindungsgemäße Luftfedereinheit als Federbein für Fahrwerke näher beschrieben werden. Die einzige 1 zeigt eine erfindungsgemäße Luftfedereinheit für das Rad eines Kraftfahrzeuges, ausgebildet als Federbein mit Luftfederung und Gasdruckdämpfer, wobei die Luftfedereinheit sowohl im Schnitt dargestellt ist als auch in der Draufsicht.
Die 1 zeigt also den oberen Teil einer Luftfedereinheit 1 für ein Rad eines Kraftfahrzeuges als Luftfederung mit einem hier nur andeutungsweise dargestellten Gasdruckdämpfer 2.
Die Luftfedereinheit weist einen Luftfederrollbalg 3 aus elastomerem Material auf, der zwischen einem Luftfederdeckel 4 und einem Luftfederkolben 5 luftdicht eingespannt ist und unter Ausbildung mindestens einer Rollfalte 6 am Luftfederkolben 5 abrollt.
Die Luftfedereinheit ist einerseits mit dem Luftfederdeckel 4 an einer Montagefläche der hier nicht näher dargestellten Fahrzeugkarosserie und andererseits mit einem weiteren Anlenkpunkt am ebenfalls hier nicht näher dargestellten Fahrwerk angelenkt.
Der Luftfederdeckel 4 weist ein scheibenförmigen oberes erstes Deckelteil 7 und ein dazu koaxiales scheibenförmiges unteres zweites Deckelteil 8 auf, wobei die Deckelteile flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind und Kühlkanäle 9, 10 sowie mit einem fahrzeugseitigen Wärmetauscher verbundene Zu- und Ablaufkanäle 11, 12 für Kühlmittel aufweisen, welches den Deckelbereich und das Kardaniklager 13 durch Konvektion abkühlt.
Damit liegt das scheibenförmigen erste Deckelteil 7 an der Karosserie an und das scheibenförmiges zweite Deckelteil 8 ist Bestandteil des zwischen Luftfedereinheit und Karosserie ausgebildeten Kardaniklagers 13.
Zur Anlenkung der Luftfedereinheit an die Karosserie sind die Deckelteile mit durchgehenden Befestigungsschrauben 14 an der Karosserie befestigt.
Bezugszeichenliste

1: Luftfedereinheit
2: Gasdruckdämpfer
3: Luftfederrollbalg
4: Luftfederdeckel
5: Luftfederkolben
6: Rollfalte
7: erstes oberes Deckelteil
8: zweites unteres Deckelteil
9: Kühlkanal
10: Kühlkanal
11: Zulaufkanal
12: Ablaufkanal
13: Kardaniklager
14: Befestigungsschrauben

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102006058688 A1 [0004]

Claims

Luftfedereinheit (1) für Fahrwerke von Fahrzeugen mit einem Luftfederrollbalg (3) aus elastomerem Material, der zwischen einem Luftfederdeckel (4) und einem Luftfederkolben (5) luftdicht eingespannt ist und unter Ausbildung mindestens einer Rollfalte (6) am Luftfederkolben (5) und/oder am Luftfederdeckel (4) abrollt, wobei die Luftfedereinheit einerseits mit dem Luftfederdeckel (4) an einer Montagefläche der Fahrzeugkarosserie und andererseits mit einem weiteren Anlenkpunkt am Fahrwerk angelenkt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftfederdeckel ein scheibenförmigen erstes Deckelteil (7) und ein dazu koaxiales scheibenförmiges zweites Deckelteil (8) aufweist, wobei die Deckelteile (7, 8) flüssigkeitsdicht miteinander verbunden sind und Kühlkanäle (9, 10) sowie mit einem fahrzeugseitigen Wärmetauscher verbundene Zu- und Ablaufkanäle (11, 12) für Kühlmittel aufweisen.
Luftfedereinheit nach Anspruch 1, bei der das scheibenförmigen erste Deckelteil (7) an der Karosserie anliegt und das scheibenförmiges zweite Deckelteil (8) Bestandteil eines zwischen Luftfedereinheit (1) und Karosserie ausgebildeten Kardaniklagers (13) ist.
Luftfedereinheit nach Anspruch 1 oder 2, bei der zur Anlenkung an die Karosserie die Deckelteile (7, 8) mit Befestigungsschrauben oder -bolzen an der Karosserie befestigt sind.
Luftfedereinheit nach Anspruch 3, bei der zwischen Deckelteil (8) und Kardaniklager (13) eine Schicht aus wärmeleitfähigem Material eingebracht ist.
Luftfedereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der Dichtungen zwischen den Deckelteilen (7, 8) vorgesehen sind.
Luftfedereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Zu- und Ablaufkanäle (11, 12) für Kühlmittel im mittleren Bereich der Deckelteile (7, 8) ausgebildet sind.
Luftfedereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Kühlkanäle (9, 10) über die Zu- und Ablaufkanäle (11, 12) mit einem Flüssigkeitskühlsystem des Fahrzeugs verbunden sind.
Luftfedereinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der die scheibenförmigen Deckelteile (7, 8) zusätzlich von außen durch einen gerichteten Luftstrom gekühlt werden.