DE3708192A1 - Feder- oder daempfervorrichtung fuer ein fahrzeug mit drosselstellen durchstroemenden betriebsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Feder- oder Dämpfervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei derartigen Vorrichtungen können sich Schwierigkeiten hinsichtlich der Einhaltung einer vorgegebenen Federungs- oder Dämpferkennlinie dadurch ergeben, daß die Strömungs­ fähigkeit (Dichte, Viskosität) des Betriebsmittels temperaturabhängig ist. Es fehlt daher nicht an Vorschlägen, Einrichtungen zur temperatur­ abhängigen Veränderung des Querschnitts der von dem Betriebsmittel durch­ strömten Drosselstellen vorzusehen, die unter Verwendung zusätzlicher temperaturabhängiger Glieder betätigt werden (DE-OS 32 27 903, F16F, 9/44; EP 00 66 154, F16F, 9/52).

Derartige Konstruktionen sind verständlicher­ weise aufwendig und entsprechend störanfällig. Einen anderen Weg geht die DE-0S 34 18 572, F16F 9/44: Hier wird mittels einer geregelten elektri­ schen Heizvorrichtung die Druckluft eines Öl-Druckluft-Federungsteils auf den maximalen Temperaturwert eingeregelt, den die Druckluft im Betrieb der Vorrichtung annimmt. Dabei soll auch eine Wärmeübertragung auf das Öl erfolgen, so daß dessen Viskosität im Idealfall einen konstanten, de­ finierten Wert besitzt.

Diese zuletzt beschriebene bekannte Lösung, von der die Erfindung ausgeht, besitzt zwar den Vorteil, daß - in der Praxis nicht immer realisierbare ideale Wärmeübergangsverhältnisse zwischen der Druckluft und dem Öl vorausgesetzt - ohne Aufwand an zusätzlichen bewegten Teilen (ver­ änderbare Drosselstellen) auch beim Kaltstart eines Fahrzeugs sich schnell definierte Federungs- und Dämpfungsverhältnisse des Fahr­ werks einstellen. Nachteilig macht sich jedoch der hohe Verbrauch an elektrischer Energie bemerkbar, der insbesondere in der kalten Jahreszeit bei der dann ohnehin hoch beanspruchten Fahrzeugbatterie eine unerwünschte Belastung derselben darstellt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Feder- oder Dämpfer­ vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszu­ bilden, daß unabhängig von der jeweiligen Umgebungstemperatur eine schnelle Einstellung einer vorgegebenen Temperatur des Betriebs­ mittels der Feder- oder Dämpfervorrichtung erfolgt und diese gewahrt bleibt, ohne die Fahrzeugbatterie auf Dauer zu belasten.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeich­ nenden Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Die Erfindung sieht also schlagwortartig eine ablösende geregelte Heizung für das gasförmige oder flüssige Betriebsmittel der Feder- oder Dämpfervorrichtung vor, indem zunächst bis zum Anfall einer ausreichenden Abwärmemenge von der vorteilhafterweise als Brennkraft­ maschine ausgebildeten Antriebsmaschine des Fahrzeugs, d.h. relativ kurzzeitig, eine elektrische geregelte Heizung eingesetzt wird, die durch eine Abwärmeheizung abgelöst wird, sobald der Antriebsmotor in erforderlichem Maße Abwärme produziert. Sowohl die elektrische Heizung als auch die definierte Abwärmeheizung erfolgen geregelt, so daß bei hoher Beanspruchung der Feder- oder Dämpfervorrichtung, die zu einer Erwärmung des Betriebsmittels derselben führt, nicht in un­ erwünschter Weise eine Überheizung des Betriebsmittels erfolgt. Die elektrische Heizung hat dabei lediglich die Aufgabe, im Augenblick des Kaltstarts für eine schnelle Erwärmung des Betriebsmittels zu sorgen, wobei aus Gründen der weiteren Energieersparnis eine Ein­ regelung auf eine Temperatur während dieser Anheizphase erfolgen kann, die noch unterhalb des anschließend durch die Abwärmeheizung einge­ regelten Temperaturwerts liegen kann. Dann liegen zwar noch nicht die idealen Federungs- oder Dämpfungsverhältnisse vor, da Dichte bzw. Viskosität des Betriebsmittels noch von dem theoretisch exakten Wert abweichen, jedoch ergibt sich unter weiterer Verringerung des Be­ darfs an elektrischer Energie bereits eine gute Annäherung an die op­ timalen Federungs- bzw. Dämpfungsverhältnisse.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 im Längsschnitt einen erfindungsgemäß ausgerüsteten Schwingungsdämpfer für die Radaufhängung eines Kraft­ fahrzeugs,

Fig. 2 in Draufsicht eine Leitungsanordnung, die einen flüssigen Wärmeträger zum Transport der Abwärme zu den vier Schwin­ gungsdämpfern eines Kraftfahrzeug-Fahrwerks verwendet,

Fig. 3 eine entsprechende Konstruktion mit Ausnutzung des Wär­ megehalts vom Motor erwärmter Kühlluft,

Fig. 4 eine Konstruktion, die sowohl Kühlluft (aus einer Motor­ raumkapsel) als auch Abgas des Antriebsmotors als Wärme­ träger ausnutzt und

Fig. 5 eine Einzelheit der Konstruktion nach Fig. 4, die jedoch sinngemäß auch bei Verwendung anderer Wärmeträgermedien vorgesehen sein kann.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist bei 1 schematisch ein üblicher Schwingungsdämpfer für das Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs angedeutet. Er enthält das in diesem Ausführungsbeispiel mit einem flüssigen Be­ triebsmittel gefüllte Gehäuse 2, in dem sich der Kolben 3 entsprechend den dynamischen Radlasten bewegt. Er ist in bekannter und daher im einzelnen nicht dargestellter Weise mit dem Rad bzw. der Achse an seinem freien unteren Kolbenstangenende verbunden, während das Ge­ häuse 2 an seinem oberen Ende mit dem Aufbau des Fahrzeugs in Ver­ bindung steht. Das Betriebsmittel in dem Gehäuse 2 durchströmt bei Radlaständerungen nicht dargestellte Drosselstellen insbesondere in dem Kolben 3, so daß sich eine von der Viskosität des Betriebsmittels und dem Strömungsquerschnitt der Drosselstellen bestimmte Dämpfungs­ wirkung ergibt. Da die Viskosität temperaturabhängig ist, stellt sich auch eine unerwünschte Temperaturabhängigkeit der Drosselwirkung und damit der Dämpferkennlinie ein, die durch die erfindungsgemäßen Maß­ nahmen zumindest verringert wird.

Gemäß Fig. 1 ist innerhalb des Gehäuses 2, d.h. in unmittelbarem wärmeleitenden Kontakt mit dem Betriebsmittel des Dämpfers, die Heizwendel 4 vorgesehen, in deren Stromkreis 5 zwei Schalter liegen: Der eine Schalter 6 steht in Antriebsverbindung mit dem Temperatur­ fühler 7, der dafür sorgt, daß bei Erreichen einer vorgegebenen Ar­ beitstemperatur des Betriebsmittels im Gehäuse 2 durch Öffnen des Schalters 6 der Heizstromkreis unterbrochen wird. Der andere Schalter 8 wird durch Signale des Temperaturfühlers 9 in dem Wärmeübertrager 10, der von einem durch Abwärme der nicht dargestellten Brennkraftmaschine des Fahrzeugs aufgeheizten Wärmeträger im Sinne der Pfeile durchströmt wird, geöffnet, wenn die Wärmeträgertemperatur einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Ist dieser Temperaturwert erreicht, wird also in jedem Falle die elektrische Heizung abgeschaltet, und allein durch Abwärme des Motors, die durch Wärmeübergang und/oder Wärmestrahlung auf das Betriebsmittel im Gehäuse 2 übertragen wird, dessen Temperatur auf den vorgegebenen Wert gebracht bzw. auf ihm gehalten. Wie noch im einzel­ nen zu erläutern, ist auch diese Abwärmeheizung geregelt, d.h. bei Er­ reichen des vorgegebenen Temperaturwerts des Betriebsmittels des Dämp­ fers wird die Abwärmezufuhr zum Wärmeübertrager 10 durch Drosseln oder Klappen unterbrochen.

In dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind die vier Räder des Fahrzeugs bei 20, 21, 22 und 23 und die entsprechenden Dämpfer bei 24, 25, 26 und 27 angedeutet. Es wird vorausgesetzt, daß die Dämpfer den anhand Fig. 1 erläuterten Aufbau besitzen. In diesem Ausführungs­ beispiel wird angenommen, daß als Abwärmeträgermedium Kühlwasser oder durch Abwärme des Motors erhitztes Öl Verwendung findet. Man erkennt ein Leitungssystem 28, das mit einer temperaturgeregelten Pumpe 29 ausgerüstet ist und einen Kreislauf für das flüssige Kühlmittel bil­ det, das auch den üblichen Kühler 30 durchsetzt. Bei Verwendung von Öl als Wärmeträgermedium kann im Einzelfall in vorteilhafter Weise ein derartiger, dann als Ölkühler ausgebildeter Kühler entfallen; generell ist es auch möglich, infolge des zusätzlichen Wärmeentzugs in dem Leitungssystem 28 die gleiche Kühlleistung mit einem kleineren Kühler 30 bzw. einem kleiner dimensionierten Lüfter 31 zu erreichen.

Die Pumpe 29 sorgt für einen von der jeweiligen Temperatur der Dämpfer 24 bis 27 abhängigen Kühlmitteldurchsatz durch das Leitungs­ system und damit die in Fig. 1 mit 10 bezeichneten Wärmeübertrager. Entsprechende Regelleitungen sind bei 32 und 33 angedeutet; sie emp­ fangen Temperatursignale von den in Fig. 1 mit 7 bezeichneten Sen­ soren in den Dämpfergehäusen. Die Pumpe 29 ist zweckmäßigerweise kontinuierlich regelbar, so daß bei niedriger Betriebsmitteltempera­ tur eine stärkere Kühlmittelströmung durch die Leitungsanordnung 28 erzeugt wird als bei höheren Betriebsmitteltemperaturen.

In Fig. 3 ist hinter dem Kühler 40 und dem Lüfter 41 das Sauggebläse 42 für Kühlluft des Motors angeordnet, das die Kühlluft über Leitungen 43 bis 46 mit offenen Enden 43′ bis 46′, die den Dämpfern 47 bis 50 nahe den Fahrzeugrädern 51 bis 54 gegenüberstehen, und damit an die Dämpfer liefert. Die so gelieferte Warmluft kann zugleich zur Kühlung der Fahrzeugbremsen dienen.

Das Leitungssystem enthält zugleich eine Abluftleitung 55 und Klappen 56 bis 60, von denen die letztgenannte zur Freigabe bzw. Sperrung der Abluftleitung 55 dient und die in ihrer Gesamtheit, wiederum unter Verwendung von Signalen von Temperatursensoren, die den einzelnen Dämpfern 47 bis 50 zugeführten Warmluftmengen im Sinne einer Ein­ regelung der Temperatur des Betriebsmittels der Dämpfer auf einen vorgegebenen Wert beeinflussen.

In der Ausführungsform der Erfindung nach Fig. 4 werden die den Vorderrädern 61 und 61′ des Fahrzeugs zugeordneten Dämpfer 62 und 63 gemäß den Pfeilen mit Warmluft aus der Motorraumkapsel 64 beliefert, während die den Hinterrädern 65 und 66 benachbarten Dämpfer 67 und 68 in wärmeaustauschender Verbindung mit Abgasleitungen 69 und 70 der Brennkraftmaschine 71 des Fahrzeugs stehen. Mit ausgezogenen Linien dargestellt sind besondere Abgasleitungen, während durch unterbroche­ ne Linien bei 72 und 72′ eine im Hinblick auf den geringeren Leitungs­ aufwand besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ange­ deutet ist, die ohnehin vorhandene Träger des Tragwerks, beispiels­ weise Schweller, zur Abgasführung zu den hinteren Dämpfern 67 und 68 ausnutzt.

In Fig. 5 schließlich sind die Verhältnisse im Bereich des Wärme­ übergangs von der Abgasleitung 70 zum Dämpfer 68 dargestellt: Man erkennt zwei Wärmetauscher oder Wärmeübertrager 73 und 74, von denen der erstgenannte in wärmeübertragender Verbindung mit der Abgasleitung 70 und der andere in wärmeübertragender Verbindung mit dem Dämpfer 68 steht. Beide sind mit einem wärmeübertragenden Medium, beispielsweise einer Flüssigkeit, gefüllt und stehen über das geregelte Ventil 75 in Strömungsverbindung. Dieses Ventil wird über den Regelkreis 76 in Ab­ hängigkeit von der Temperatur des Betriebsmittels des Dämpfers 68 kontinuierlich weiter geöffnet oder geschlossen, so daß die Temperatur des Betriebsmittels im Dämpfer 68 auf den vorgegebenen Betriebswert eingeregelt wird.

Wie auch die Beschreibung der Ausführungsbeispiele zeigt, ist mit der Erfindung eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 geschaffen, die mit minimalem Aufwand an zusätzlicher, d. h. elek­ trischer Energie und unter weitgehender Ausnutzung sonst ungenutzt ins Freie gelieferter Abwärmeenergie eine schnelle Einstellung so­ wie die Wahrung einer definierten Betriebstemperatur der Dämpfer- bzw. Federeinrichtung gewährleistet. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, für verschiedene Federn oder Dämpfer, beispiels­ weise für die den Vorder- und die den Hinterrädern des Fahrzeugs zugeordneten, unterschiedliche Temperaturwerte einzuregeln.

Die Wärmezufuhr zu den Dämpfer- oder Federvorrichtungen des Fahr­ zeugs kann sich im Winter auch hinsichtlich der Vermeidung des An­ setzens von Eis im Bereich der Radhäuser oder an den Rädern (Un­ wucht!) günstig auswirken.

Claims (12)

1. Feder- oder Dämpfervorrichtung für ein Fahrzeug mit zumindest einem eine temperaturabhängige Dichte aufweisenden, definierte Drossel­ stellen durchströmenden Betriebsmittel, dem zur Einstellung einer vor­ gegebenen Arbeitstemperatur eine elektrische Heizung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Betriebsmittel ferner eine von Abwärme des Antriebsmotors des Fahrzeugs betriebene Heizung (10) zugeordnet ist, und daß Mittel (8) zum Abschalten der elektrischen Heizung (4) bei ausreichendem Abwärmeanfall vorgesehen sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leitungen (28) für ein Abwärme transportierendes Wärmeträgermedium an oder in das Be­ triebsmittel geführt sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen zumindest bereichsweise durch Träger (72, 72′) des Tragwerks des Fahr­ zeugs, insbesondere Schweller, geführt oder gebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß Teile der Leitungen zumindest einen Wärmeübertrager (10) bilden, der ein das Betriebsmittel aufnehmendes Gehäuse (2) wärmeübertragend umschließt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wärmeträgermedium Kühlflüssigkeit des Antriebs­ motors ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wärmeträgermedium Schmieröl des Antriebsmotors ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wärmeträgermedium Abgas des Antriebsmotors ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Wärmeträgermedium Kühlluft des Antriebsmotors ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (43, 44, 45, 46) zumindest ein in Richtung auf ein das Betriebsmittel aufnehmendes Gehäuse (47, 48, 49, 50) offenes Ende (43′, 44′, 45′, 46′) besitzen.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das offene Ende (43′, 44′, 45′, 46′) auch auf eine Fahrzeugbremse gerichtet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Leitungen (43, 44, 45, 46) temperaturabhängig betätigte Drosselorgane (56, 57, 58, 59, 60) angeordnet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in den Leitungen (28) zumindest eine temperaturab­ hängig angesteuerte Pumpe (29) angeordnet ist.