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Die Erfindung betrifft einen Luftfederdämpfer mit einem Kühlelement. Der Luftfederdämpfer ist insbesondere zum Einsatz in Kraftfahrzeugen vorgesehen. Der Luftfederdämpfer weist einen karosserieseitigen Anschluss, einen achsseitigen Anschluss sowie wenigstens eine Luftkammer auf, in welcher ein Kühlelement angeordnet ist.
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Luftfederdämpfer sind im Stand der Technik bekannt. Luftfederdämpfer werden häufig bei Schwerlastfahrzeugen eingesetzt, aber auch bei Personenkraftwagen. Luftfederdämpfer weisen gegenüber Stahlfederdämpfern den Vorteil auf, dass Feder- und Dämpferrate eingestellt und insbesondere an unterschiedliche Lasten angepasst werden können. Dies ist besonders dann hilfreich, wenn große Lastunterschiede auf den Feder- und Dämpferelementen zwischen leeren und beladenen Fahrzeugen existieren.
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Es ist des Weiteren bekannt, dass Luftfederdämpfer sich im Betrieb aufheizen. Die Luft in den Luftfederdämpfern ist gekapselt und nach außen hin relativ gut isoliert, sodass die in das System hereingebrachte Arbeit zu einer Erwärmung der Luft und damit des Luftfederdämpfers führt. Da die Kapselung des Luftvolumens volumenvariabel sein muss, werden zum Einschließen des Luftvolumens meist Gummibälge verwendet. Die bekannten Gummibälge sind jedoch temperaturempfindlich und altern bei höheren Temperaturen schneller, sodass sich aus den erhöhten Temperaturen der Luft innerhalb des Luftfederdämpfers Einschränkungen in der Lebenszeit der Gummibälge ergeben können. Die bekannten Einschränkungen nehmen zu, wenn die Außentemperaturen steigen.
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Zur Behebung dieses Problems ist aus der
DE 10 2006 058 688 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer einen Rollbalg aufweisenden Luftfeder bekannt, bei dem eine mittlere Temperatur einer Rollbalgwandung auf einen unschädlichen Maximalwert durch Kühlung begrenzt wird. Dazu wird ein Kühlaggregat offenbart, das aus zusammengeschalteten Peltierelementen gebildet ist. Die Peltierelemente sind an einer Unterseite einer Bördelplatte ausgebildet und plattenförmig angeordnet. An der Außenseite der Bördelplatte sind Kühlrippen vorgesehen.
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Das bekannte Verfahren zum Kühlen der Luft eines Luftfederelements mittels plattenförmigen Peltierelementen erfordert jedoch einen großen Bauraum innerhalb des Luftfederelements. Einerseits muss im Bereich der kraftfahrzeugseitigen Aufnahme des Luftfederdämpfers außerhalb der Luftkammer Raum für Kühlrippen eingeplant werden und andererseits ist die Gestaltungsfreiheit im Innern der Luftfeder eingeschränkt, da für das plattenförmige Peltierelement eine weitgehend ebene Fläche vorgesehen sein muss. Bei der Verwendung einer Dämpferdrossel ist dies besonders problematisch, da diese im Bereich des oberen Anschlusses angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, einen Luftfederdämpfer mit einem Kühlelement anzugeben, der einerseits einen geringen Bauraum benötigt und andererseits große Freiheiten bei der Konstruktion gewährleistet.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Luftfederdämpfer gemäß Anspruch 1. Mögliche Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Luftfederdämpfers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Ein erfindungsgemäßer Luftfederdämpfer weist einen karosserieseitigen Anschluss und einen achsseitigen Anschluss sowie wenigstens eine Luftkammer auf. Ein derartiger Luftfederdämpfer kann insbesondere ein Kraftfahrzeug-Luftfederdämpfer sein, insbesondere für Personenkraftwagen, Lastkraftwagen oder sonstige Beförderungsfahrzeuge. Die Luftkammer ist zwischen dem karosserieseitigen Anschluss und dem achsseitigen Anschluss angeordnet, sodass der Abstand zwischen karosserieseitigem Anschluss und achsseitigem Anschluss variabel ist. Der jeweilige Abstand wird durch vielfältige Faktoren beeinflusst, unter anderem Geometrie, Luftdruck in der Luftkammer, Materialien und Kraftverhältnisse, insbesondere statische Kräfte und Impulse.
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In der Luftkammer ist ein Kühlelement angeordnet, welches der sich in der Luftkammer befindlichen Luft Wärme entzieht und nach außen abführt, um die Temperatur der Luft in der Luftkammer zu reduzieren.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Kühlelement zumindest abschnittsweise ringförmig ausgebildet ist.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Luftfederdämpfers kann erreicht werden, dass das Kühlelement platzsparender als bisher angeordnet werden kann. Insbesondere ist zu berücksichtigen, dass Luftfederdämpfer meist im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sind, sodass mit Hilfe eines ringförmigen Kühlelements sich einfacher die benötigte Fläche bereitstellen lässt.
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Gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann das Kühlelement auch vollständig ringförmig ausgebildet sein. Damit lässt sich eine gleichmäßige Kühlung erreichen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Luftfederdämpfer zwei Luftkammern aufweist. Derartige Luftfederdämpfer weisen einen breiten Betriebsbereich auf, was bei hohen Lasten zu einer Balgerwärmung führen kann und den Einsatz eines Kühlelements besonders sinnvoll machen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung kann eine Dämpferdrossel vorgesehen sein, wobei das Kühlelement der Dämpferdrossel radial gegenüberliegend angeordnet ist. Eine derartige Dämpferdrossel hat sich als besonders Wärme eintragender Bereich innerhalb des Luftfederdämpfersystems herausgestellt, sodass eine Anordnung des Kühlelements in der Nähe der Dämpferdrossel als besonders effizient erweist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement dem karosserieseitigen Anschluss zugeordnet ist, also im Wesentlichen ortsfest zum karosserieseitigen Anschluss angeordnet ist. Auf die Weise lässt sich das Kühlelement mit geringem Aufwand versorgen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement in Einbaulage des Luftfederdämpfers oben angeordnet ist. Da kalte Luft nach unten sinkt, lässt sich durch eine Anordnung des Kühlelements oben eine gleichmäßigere Temperaturverteilung erreichen als mit einem Kühlelement, das in einem unteren Bereich des Luftfederdämpfers angeordnet ist. Das Entstehen eines Sees kalter Luft kann somit verhindert werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement an einem achsseitigen Anschlussstück in einem nicht von einem Balg überstrichenen Bereich angeordnet ist. Mit einer derartigen Anordnung wird das Kühlelement vor mechanischen Belastungen geschützt. Des Weiteren ist das Kühlelement in diesem Fall einer vorhandenen Dämpferdrossel besonders nahe angeordnet und kann die dort entstehende Wärme effektiv aufnehmen die Luft effizient kühlen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement kühlmediumdurchströmbar ist. Ein solches Kühlmedium kann eine Kühlflüssigkeit sein. Mit Hilfe des Kühlmediums kann die aufgenommene Wärme effizient abtransportiert werden, sodass sich Wärmetauscher platzgünstig anordnen lassen können.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement an eine zentrale Kühlung angeschlossen ist. Insbesondere können dann alle Kühlelemente aller Luftfederdämpfer des Kraftfahrzeuges an die zentrale Kühlung angeschlossen sein, was eine Reduzierung der notwendigen Bauteile bewirkt und eine Anordnung der zentralen Kühlung in einem geschützten Bereich ermöglicht.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die zentrale Kühlung ein Kraftfahrzeugklimatisierungskreislauf ist. Bei vielen modernen Fahrzeugen ist ein derartiger Klimatisierungskreislauf ohnehin vorhanden, sodass sich im Rahmen dieser Ausgestaltung noch mehr Teile einsparen lassen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kühlelement mittels eines Schaltventils gesteuert wird. Das Schaltventil kann schalten, sobald die Temperatur im Inneren des Luftfederdämpfers einen bestimmten Wert überschritten hat, sodass eine aktive Kühlung nur dann vorgesehen ist, wenn sie benötigt ist. Auf diese Weise lässt sich Energie einsparen.
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Dazu ist gemäß einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Lufttemperatur im Innern des Luftfederdämpfers gemessen wird. Dies kann direkt mittels Temperatursensoren oder indirekt über andere Variablen (z. B. Luftdruck) geschehen.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels dargestellt.
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Die einzige 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Luftfederdämpfer.
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Ein in 1 dargestellter erfindungsgemäßer Luftfederdämpfer 2 weist eine karosserieseitige Befestigung 4 und eine achsseitige Befestigung 6 auf. An der karosserieseitigen Befestigung 4 ist ein Anschlussstück 8 vorgesehen.
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An dem karosserieseitigen Anschlussstück 8 ist ein erster Gummibalg 10 angeordnet, der eine erste Luftkammer 12 einschließt. Der erste Gummibalg 10 ist andererseits an einem Abrollkolben 14 befestigt.
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An dem Abrollkolben 14 ist ein zweiter Gummibalg 16 angeordnet, der eine zweite Luftkammer 18 einschließt und der andererseits an der achsseitigen Befestigung 6 befestigt ist. Eine Schutzmanschette 30 umgibt den erfindungsgemäßen Luftfederdämpfer 2 zumindest abschnittsweise und schützt damit die Gummibälge 10, 16.
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Die Luftkammern 12 und 18 sind durch eine am Abrollkolben 14 angeordneten Dichtung 20 voneinander getrennt. Zur Herstellung einer Strömungsverbindung zwischen den Luftkammern 12 und 18 ist ein Überströmkanal 22 vorgesehen. Zur Regulierung des Luftstroms zwischen den beiden Luftkammern 12 und 18 ist an dem Überströmkanal 22 eine Dämpferdrossel 24 vorgesehen, die eine effektive Strömungsöffnung variieren kann. Die Dämpferdrossel 24 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel elektronisch gesteuert, wozu ein elektrischer Anschluss 26 vorgesehen ist.
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Zur Regulierung der Gesamtluftmenge in den beiden Luftkammern 12 und 18 ist ein Luftanschluss 28 vorgesehen, welcher in die erste Luftkammer 12 mündet. Über den Luftanschluss 28 kann Luft zu- und abgeführt werden.
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An dem karosserieseitigen Anschlussstück 8 ist an einer inneren, im Wesentlichen zylindrischen Innenoberfläche ein Kühlelement 32 angebracht. Das Kühlelement 32 ist ringförmig ausgebildet. Das Kühlelement 32 ist von einem Kühlmittel durchströmt.
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Das Kühlelement 32 ist in der dargestellten Ausführungsform zur Dämpferdrossel 24 benachbart und in einem in Einbaulage oberen Bereich des Luftfederdämpfers 2 angeordnet, wodurch das Kühlelement 32 die überwiegend im Bereich der Dämpferdrossel 24 entstehende Wärme aufnehmen kann. Durch die Anordnung des Kühlelements 32 im oberen Bereich wird eine gute Durchkühlung der Luftkammern 12, 18 erreicht.
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Das Kühlelement 32 weist eine Zuleitung 34 und eine Ableitung 36 auf. Die Zuleitung 34 sowie die Ableitung 36 verbinden das Kühlelement 32 strömungstechnisch mit einem Kraftfahrzeug-Klimatisierungskreislauf 38. Der Kraftfahrzeugklimatisierungskreislauf 38 dient gleichzeitig zur Klimatisierung der Fahrerkabine.
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Die Kühlung des erfindungsgemäßen Luftfederdämpfers 2 wird mit Hilfe eines Schaltventils 40 in der Zuleitung 34 gesteuert, sodass ein Durchströmen des Kühlelements 32 mit Kühlmittel nur dann stattfindet, wenn die Temperatur der Luft in den Luftkammern 12, 18 einen Grenzwert überschreiten.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Luftfederdämpfer
- 4
- karosserieseitige Befestigung
- 6
- achsseitige Befestigung
- 8
- karosserieseitiges Anschlussstück
- 10
- erster Gummibalg
- 12
- erste Luftkammer
- 14
- Abrollkolben
- 16
- zweiter Gummibalg
- 18
- zweite Luftkammer
- 20
- Dichtung
- 22
- Überströmkanal
- 24
- Dämpferdrossel
- 26
- elektrischer Anschluss
- 28
- Luftanschluss
- 30
- Schutzmanschette
- 32
- Kühlelement
- 34
- Zuleitung
- 36
- Ableitung
- 38
- Kraftfahrzeugklimatisierungskreislauf
- 40
- Schaltventil
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006058688 A1 [0004]
