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Die Erfindung betrifft ein gattungsgemäßes Luftfederungssystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1.
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Aus
DE 197 40 798 A1 ist ein Luftfederungssystem mit einem Rollbalg, einem Abrollkolben, einer Luftfeder und einem Stoßdämpfer bekannt, wobei das Volumen des Rollbalgs und das Volumen des Abrollkolbens ein gemeinsames Federvolumen bilden. Der Stoßdämpfer befindet sich gänzlich innerhalb der Luftfeder und anstelle eines als oberer Abschluss des Abrollkolbens gegenüber dem Rollbalg angeordneten Spanntellers ist ein sich düsenförmig verjüngender, trichterförmiger Einsatz angeordnet. Dieser Einsatz umgibt das Rohr des Stoßdämpfers zumindest teilweise. Am äußeren Rand des Einsatzes sind Öffnungen vorhanden, wobei diese sowohl über die innere trichterförmige Verengung des Einsatzes als auch über die an dessen Rand angeordneten Öffnungen das Volumen des Rollbalgs mit dem Volumen des Abrollkolbens verbunden ist. Auf diese Weise entsteht beim Ein- und Ausfedern eine Luftzirkulation.
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Nachteilig beim Stand der Technik ist insbesondere, dass Luftfederelemente nur durch Fahrtwind, Kühlmanschetten oder Tropfkühlung gekühlt werden. Es handelt sich hierbei um eine passive und unter Umständen unzureichende Kühlung, so dass die Lebensdauer von Luftfederelementen bei höheren Beanspruchungen, insbesondere bei schlechten Straßen, beeinträchtigt wird.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Luftfedersystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, dass die bei einem Regelvorgang, also während des Ein- oder Ausfedervorgangs, einströmende oder ausströmende Luft, gezielt zur Kühlung eines Stoßdämpfers verwendet werden kann, indem die ein- oder ausströmende Luft gezielt an dessen Oberfläche entlang geleitet wird. Insbesondere ist es möglich bei einer definierten Temperatur eine gezielte Kühlung einzuleiten. Das erfindungsgemäße Luftfederungssystem weist dabei den oben erwähnten Stoßdämpfer und den diesen zumindest teilweise umgebenden Luftfederbalg auf. Erfindungsgemäß ist dabei ein Drucklufteingang vorgesehen, welcher über einen Einströmkanal mit einem Inneren des Luftfederbalgs kommunizierend verbunden ist, wobei ein Teilbereich einer Oberfläche des Stoßdämpfers wärmeübertragend mit dem Einströmkanal verbunden ist oder diesen teilweise bildet, so dass bei in den Luftfederbalg einströmender Luft eine Kühlung des Stoßdämpfers durch die Luft erfolgt. Die Kühlung des Stoßdämpfers nutzt dabei noch einen weiteren Effekt, der in der Druckreduzierung der Luft beim Einströmen und beim Ausströmen begründet liegt. Strömt die Luft über den Drucklufteingang in den Einströmkanal ein, so herrscht in der Druckluftleitung ein höherer Druck als in dem Einströmkanal. Durch die, durch die Drosselwirkung des Ventils, stattfindende Druckreduzierung kühlt sich die Luft ab und kann dabei einen wichtigen Beitrag zur Kühlung des Stoßdämpfers leisten. Beim Ausströmen der Luft aus dem Luftfederbalg und dem Ausströmkanal, welcher auch die Geräuschbildung der ausströmenden Luft reduziert, erfolgt wiederum eine Druckreduzierung, da im Luftfederbalg ein höheres Druckniveau herrscht, als im Ausströmkanal. Durch die auch hier stattfindende Druckreduzierung kühlt sich die Luft ebenfalls ab und kann dabei einen wichtigen Beitrag zur Kühlung des Stoßdämpfers leisten. Da nun ein Teilbereich der Oberfläche des Stoßdämpfers wärmeübertragend mit dem Ausströmkanal verbunden ist oder diesen teilweise bildet, erfolgt auch eine bei aus dem Luftfederbalg ausströmender Luft eine Kühlung des Stoßdämpfers durch die Luft. Durch die Ausbildung des Stoßdämpfers und des Luftfederbalgs als Baueinheit, kann eine kompakte Bauweise erreicht werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung, sind in dem Teilbereich der Oberfläche Wärmeübertragerelemente an der Oberfläche des Stoßdämpfers angeordnet sind, insbesondere spiralförmige oder kanalartige Strukturen, wodurch ein verbesserter Wärmeübertrag und damit eine verbesserte Kühlung des Stoßdämpfers erreicht werden können. Die spiralförmigen oder kanalartigen Strukturen (z. B. Kühlrippen) können den Stoßdämpfer teilweise oder vollständig umschließen. Die Anordnung der Wärmeübertragerelemente befindet sich dabei vorzugsweise im Bereich der größten Durchströmung mit Öl. Dies ist im Allgemeinen der untere Bereich des Stoßdämpfers. Alternativ sind jedoch auch weitere Positionen denkbar, beispielsweise im oberen Bereich, da heißes Öl nach oben steigt.
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Wird ein externer Niveauregelmechanismus genutzt, ist der Ein- und Ausströmkanal meist gleich. Wird ein Rückschlagventil und eine Drossel parallel am Kanal und Dämpferraum angeordnet, findet beim Ausströmen die Expansion über die Drossel statt. Die Luft kühlt beim Ausströmen. Beim Einströmen öffnet das Rückschlagventil. Die einströmende Luft wird zuvor an dem Ventil des in diesem Fall externen Regelmechanismus expandiert und abgekühlt.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind ein Auslassventil und ein Ausströmkanal vorgesehen, wobei Teilbereiche der Oberfläche des Stoßdämpfers wärmeübertragend mit dem oben beschriebenen Ausströmkanal verbunden sind. Tritt nun die Luft durch Öffnen des Auslassventils aus dem Luftfederbalg aus, so wird diese austretende Luft durch Expansion abgekühlt, wodurch wiederum der Stoßdämpfer zusätzlich gekühlt wird. Neben der Kühlung des Dämpfers kann die ausströmende Luft auch für die Kühlung einer Kolbenstange und damit indirekt zur Kühlung einer Kolbenstangendichtung genutzt werden.
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Zum Öffnen des Auslassventils ist vorzugsweise eine Bimetall(feder)element, eine Wachspatrone oder ein anderes Temperatursteuerelement vorgesehen. Die Temperatur des Stoßdämpfers überträgt sich auf das am Stoßdämpfer anliegende Bimetallelement. Wird der Stoßdämpfer stark belastet, z. B. durch das Fahren auf unebenen Straßen, so wandelt der Stoßdämpfer absorbierte Energie in Wärme um, der Stoßdämpfer erwärmt sich und gibt gleichzeitig diese Wärme an das benachbarte Bimetallelement bzw. an die benachbarte Bitmetallfeder ab. Erreicht nun der Stoßdämpfer eine für das System kritische Temperatur, so wird auch das Bimetallelement auf eine bestimmte Temperatur erwärmt. Die Spezifikationen für das Bimetallelement oder generell des Temperatursteuerelements sind so zu wählen, dass in diesem Fall durch die Dehnung des Bimetall(feder)elements, ein Öffnen bzw. ein Schließen des Auslassventils eingeleitet wird. Eine vorteilhafte Ausführungsform ist es den Auslasskanal als Strahlpumpe zu gestalten. Die aus dem Kühlkanal mit hoher Geschwindigkeit austretende Luft kann so Umgebungsluft ansaugen und durch die größere Luftmasse eine bessere Kühlung bewirken. Das Temperatursteuerelement kann entweder in dem Auslassventil des Niveauregelmechanismus integriert sein oder ein separates Ventil ansteuern. Es können ein oder mehrere Auslasskanäle vorhanden sein. Insbesondere kann der Auslasskanal als Strahlpumpe gestaltet sein. Die in den Kühlkanal mit hoher Geschwindigkeit austretende Luft kann so Umgebungsluft ansaugen und in dem folgenden Kühlkanalabschnitt mit der größeren Luftmasse eine bessere Kühlung bewirken.
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Bedingt durch die austretende Luft sinkt das Niveau der Luftfeder ab. Beim Erreichen eines definierten Regeleingriffspunktes kann die Druckluftzufuhr federbeinintern oder durch einen externen Regelmechanismus/Algorithmus geöffnet werden, so dass ein weiteres Absinken des Niveaus der Luftfeder verhindert wird. Die Luftfeder/Stoßdämpfereinheit wird durchströmt und der Stoßdämpfer durch die expandierende Luft gekühlt. Beim Erreichen der Solltemperatur wird das Auslassventil wieder geschlossen.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus der Zeichnung und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnung.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Die einzige 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Luftfederungssystem bei welchem Luftfeder und Stoßdämpfer eine Einheit bilden.
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Entsprechend der 1 weist ein erfindungsgemäßes Luftfederungssystem 9 einen Stoßdämpfer 1 mit einem den Stoßdämpfer 1 zumindest teilweise umgebenden Luftfederbalg 2 auf. Diese sind als Baueinheit ausgebildet. Die Luftfeder/Stoßdämpfereinheit verfügt über einen Drucklufteingang 3, welcher über einen Einströmkanal 4 mit dem Inneren des Luftfederbalgs 2 verbunden ist. Optional befinden sich an der Oberfläche des Stoßdämpfers 1 im Bereich des Einströmkanals 4 Wärmeüberträgerelemente 5 zur verbesserten Kühlung des Stoßdämpfers 1. Ein Auslassventil 6 oder eine Drossel bei der Verwendung von externe Niveauregelmechanismen sowie ein Ausströmkanal 7 sind nötig, um die Expansion und die damit einhergehende Abkühlung der Luft beim Ausströmen zu gewährleisten. Neben dem Stoßdämpfer 1 befindet sich ein Temperatursteuerelement 10, insbesondere eine Bimetallfeder 11.
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Die vorliegende Erfindung beruht somit auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem Ein- oder Ausfedervorgang oder beim Regeln eine Niveaus an Luftfederbeinen einströmende oder ausströmende Luft gezielt zur Kühlung eines Stoßdämpfers 1 zu verwenden, indem die ein- oder ausströmende Luft gezielt an einem Teilbereich 12, insbesondere an einem öldurchströmten Teilbereich des Stoßdämpfers 1 und/oder einer Kolbenstange, entlang geleitet wird. Das erfindungsgemäße Luftfederungssystem 1 weist dabei den oben erwähnten Stoßdämpfer 1 und den diesen zumindest teilweise umgebenden Luftfederbalg 2 auf. Erfindungsgemäß ist dabei ein Einströmkanal 4 mit einem Inneren des Luftfederbalgs 2 kommunizierend verbunden, wobei ein Teilbereich 12 einer Oberfläche des Stoßdämpfers 1 wärmeübertragend mit dem Einströmkanal 4 verbunden ist oder diesen teilweise bildet, so dass bei in den Luftfederbalg 2 einströmender Luft eine Kühlung des Stoßdämpfers 1 durch die Luft erfolgt. Die Kühlung des Stoßdämpfers 1 nutzt dabei noch einen weiteren Effekt, der in der Druckreduzierung der Luft beim Einströmen und beim Ausströmen begründet liegt. Strömt die Luft über den Drucklufteingang 3 in den Einströmkanal 4 ein, so herrscht in der Druckluftleitung ein höherer Druck als in dem Einströmkanal 4, wodurch durch die stattfindende Druckreduzierung die Luft abkühlt und den Stoßdämpfer 1 besser kühlen kann. Beim Ausströmen der Luft aus dem Luftfederbalg 2 und den Ausströmkanal 7 in die Umgebung, erfolgt wiederum eine Druckreduzierung, da im Luftfederbalg 2 ein höheres Druckniveau herrscht, als im Ausströmkanal 7. Durch die auch hier stattfindende Druckreduzierung kühlt sich die Luft ebenfalls ab und kann dabei einen wichtigen Beitrag zur Kühlung des Stoßdämpfers 1 leisten. Da nun ein Teilbereich 12 der Oberfläche des Stoßdämpfers 1 wärmeübertragend mit dem Ausströmkanal 7 verbunden ist oder diesen teilweise bildet, erfolgt auch eine bei aus dem Luftfederbalg 2 ausströmender Luft eine Kühlung des Stoßdämpfers 1 durch die Luft.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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