DE4204939C2 - Luftfeder oder Luftfeder-Dämpfereinheit mit einem Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem im Betrieb druckbeaufschlagten Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff, der mit jedem seiner beiden offenen Enden an jeweils einem mit einer abzufedernden Masse verbundenen Anschlußstück dicht befestigt ist, wobei die beiden gegeneinander abzufedernden Massen relativ zueinander bewegbar sind und wobei die Luftfeder ein auf Flüssigkeit reagierendes Sensorelement aufweist.

Tritt bei luftgefederten Fahrzeugen ein Defekt des Lufttrockners in der Drucklufterzeugungsanlage auf, kann es zu einer unzulässigen Kondenswasseransammlung in dem Innenraum des elastomeren Luftfederbalges kommen. Da der Innenraum des Luftfederbalges zur Atmosphäre dicht abgeschlossen ist, ist ein derartiger, einen Defekt an der Lufterzeugungsanlage anzeigender Kondenswasseranfall nicht bemerkbar.

Der Kondenswasseranfall führt zu Korrosionsproblemen an den Anschlußteilen der Luftfederanlage sowie bei niedrigen Außentemperaturen zu einer Einfriergefahr der relativ dünnen Luftleitungen. Zudem kann es bei Eisbildung in der Rollfalte des Luftfederbalges zu Beschädigungen im Abrollbereich der Luftfeder kommen.

Es ist auch bekannt, eine Luftfeder mit einem hydraulischen Stoßdämpfer zu kombinieren. Für diese kombinierte Luftfeder-Dämpfereinheit hat sich im Kraftfahrzeugbau der Begriff "Luftfederbein" eingebürgert. Der Luftfederbalg, der überlicherweise ein Schlauchrollbalg ist, ist mit seinem unteren Ende am Gehäuse, dem Außenrohr, des hydraulischen Stoßdämpfers dicht befestigt. Der Rollbalg rollt mit seiner entstehenden unteren Rollfalte am Außenumfang des Gehäuses des Stoßdämpfers ab. Die Kolbenstange des Stoßdämpfers ragt durch den Innenraum des Schlauchrollbalges und ist mit dem oberen Federbeinlager, das am Fahrzeugrahmen angebracht ist, befestigt.

Aus der DE 35 26 156 A1 ist ein Luftfeder-Dämpfer-Aggregat bekannt. Dabei steht die hydraulische Dämpferflüssigkeit unter dem Druck einer gasförmigen Feder. Die Beaufschlagung durch die Gasdruckfeder führt zu einem Entweichen der Hydraulikflüssigkeit aus dem Dämpferinnenraum, wenn die Dichtung zwischen der Kolbenstange und dem Dämpfergehäuse nicht vollständig in Ordnung ist. Die Leckage der Hydraulikflüssigkeit führt zu einer Flüssigkeitsansammlung bzw. zu einem Flüssigkeitsnebel in dem Innenraum des Luftfederbalges, der von dem Fahrer oder dem das Fahrzeug überholenden Mechaniker nicht bemerkt werden kann.

Ein Austreten der Stoßdämpferflüssigkeit verringert die Wirkung des Stoßdämpfers und verursacht eine Verschlechterung der Fahreigenschaften. Zudem greift die Stoßdämpferflüssigkeit den elastomeren Luftfederbalg, die Schlauchleitungen, die Magnetventile, den Kompressor und den Lufttrockner an, da sie besonders gegen elastomere Bauteile aggressiv reagiert.

Aus der DE 40 18 712 A1 ist eine Luftfeder mit einer umschaltbaren Federsteifigkeit bekannt. Um das Wankverhalten des Fahrzeuges bei Kurvenfahrten zu beeinflussen, ist eine Zusatzluftkammer, die den Abrollkolben bildet, angebracht und mit einer hydraulischen Flüssigkeit von Anfang an befüllt. Die Hauptluftkammer ist teilweise mit Flüssigkeit gefüllt. Die Lage der Flüssigkeitsoberfläche wird mit Hilfe eines Niveausensors erfaßt und einer Niveauregulierung zugeführt. Der Niveausensor ist am Kraftfahrzeugrahmen befestigt und taucht durch die Federbewegung in den Kolben, der ein Zusatzvolumen bildet, von oben ein. Dieser stabförmige Sensor darf nur eine begrenzte Länge aufweisen, damit die Einfederung nicht unnötig begrenzt wird.

Aus der US 50 09 401 ist ein ortsfest an einer Karosse angebrachter Höhensensor offenbart, der nicht in einem Bereich angeordnet ist, in dem ein Ölverlust eines Stoßdämpfers zu detektieren wäre. Mit diesem Höhensensor soll eine Bestimmung des Federweges ermöglicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in den Luftfederbalg einer Luftfeder eindringende bzw. sich ansammelnde, unerwünschte Flüssigkeit oder Feuchtigkeit zu erkennen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sensorelement auf das Vorhandensein von unerwünschter Flüssigkeit oder Feuchtigkeit im Inneren des abgeschlossenen Federraumes reagiert und in der Außenwand im Bodenbereich des unteren Anschlußstückes der unteren abzufedernden Masse angeordnet ist.

Tritt aufgrund eines Defektes Flüssigkeit in den abgeschlossenen Federraum, wird diese je nach dem Aufbau und der Anordnung des Sensors ab einem bestimmten Grenzwert erfaßt. Das dadurch entstehende Ausgangssignal des Sensors dient als Meldung, daß ein ungewünschter Flüssigkeitsanfall in dem Federraum und damit in dem Luftfederbalg vorhanden ist.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zur vertikalen Abfederung von zwei Massen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil der unteren Masse einen zum Innenraum des Luftfederbalges offenen Sammelraum aufweist.

In dem unteren Sammelraum wird die in den Innenraum des Luftfederbalges eintretende Flüssigkeit gesammelt. Der dort zugeordnete Sensor kann je nach seinem Aufbau und seiner Anordnung diese Flüssigkeit erfassen.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 3 das untere Anschlußteil als Abrollkolben für einen als Rollbalg aufgebauten Luftfederbalg ausgebildet.

In der Sammelraum gemäß Anspruch 4 kreisringförmig am Außenumfang des Anschlußteiles angeordnet, so kann der Sammelraum als Abrollkolben für den Luftfederbalg dienen und eine im unteren Bereich gut zugängliche Stelle zur Positionierung des Sensorelementes bieten.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Sensorelement in der Außenwand des Sammelraumes angeordnet.

Die Erfindung betrifft auch ein Feder-Dämpfer-Aggregat, insbesondere Luftfederbein, zwischen einem Fahrzeugrahmen und einer Achse eines Fahrzeugs, mit einer einen Luftfederbalg aufweisenden Luftfeder und einem hydraulischen oder pneumatischen Stoßdämpfer, wobei der Luftfederbalg mit seinem einen Ende an einem Anschlußteil der abzufedernden Masse und mit seinem anderen Ende am Außenrohr des Stoßdämpfers befestigt ist, dessen Kolbenstange durch den vom Luftfederbalg und seinen Anschlußteilen gebildeten Federraum ragt, wobei der von dem Luftfederbalg und seinen Anschlußteilen gebildete, abgeschlossene Federraum sensiert wird. Um bei einer defekten Kolbenstangendichtung die heraustretende hydraulische Dämpferflüssigkeit oder die gegebenenfalls Öl bzw. Wasser enthaltende Luft zu detektieren, weist das Feder-Dämpfer-Aggregat ein auf das Vorhandensein von unerwünschter Flüssigkeit oder Feuchtigkeit reagierendes Sensorelement auf, das in der Außenwand des Außenrohrs des Stoßdämpfers im Bereich des unteren Bodens befestigt ist.

Durch diese Ausbildung ist es möglich, daß ein Austreten der hydraulischen Stoßdämpferflüssigkeit oder Eindringen von Luftfeuchtigkeit erkannt wird und die entsprechende Reparatur des Luftfederbeins in die Wege geleitet werden kann.

In vorteilhafter Ausgestaltung des Federdämpferaggregats ist um das Außenrohr des Stoßdämpfers ein kreisringförmiger Sammelraum angeordnet, der zum Innenraum des Luftfederbalges offen ist, wobei dem Sammelraum das Sensorelement zugeordnet ist. Der Sammelraum bietet eine definierte Stelle, in dem sich die Flüssigkeit sammeln wird, so daß eine eindeutige Positionierung des Sensorelementes möglich ist.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Federdämpferaggregats wird im Anspruch 8 gekennzeichnet.

Vorteilhafterweise weist das Sensorelement einen Signalausgang auf, der mit einer stationären oder mobilen elektronischen Auswerteeinheit verbindbar ist. Dadurch ist es möglich, daß beispielsweise dem Fahrer eines Nutzfahrzeuges, das mit einer entsprechenden Luftfederung ausgestattet ist, am Armaturenbrett ein etwaiger Anfall von Flüssigkeit in der Luftfeder signalisiert werden kann oder daß die Luftfederanlage bei der Wartung in einer Werkstatt überprüft werden kann.

Gemäß Anspruch 10 weist das Sensorelement einen bei Benetzung veränderlichen elektrischen Widerstand auf. Sobald das Sensorelement von einer Flüssigkeit umgeben oder benetzt wird, ändert es seinen elektrischen Widerstand. Die Widerstandsänderung wird als Signal für einen Flüssigkeits- bzw. Feuchtigkeitsanfall benutzt.

Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei schematische Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 eine Feder-Dämpfer-Einheit im Ausschnitt,

Fig. 2 eine Luftfeder-Dämpfer-Einheit im Schnitt, bei der der Luftfederbalg auf dem Außenrohr des Stoßdämpfers abrollt,

Fig. 3 eine Luftfeder mit einem auf einem Abrollkolben abrollenden Schlauchrollbalg.

Ein Außenrohr 1 eines hydraulischen Stoßdämpfers A (Fig. 1) ist im oberen Bereich von einem Rohrstück 2 mit Abstand umgeben, das an seinem unteren Ende eine reduzierte Führungsöffnung 3 aufweist, deren Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Außenrohres 1 entspricht. Das Rohrstück 2 ist in diesem Bereich über einen eingelegten O-Dichtungsring 4 abgedichtet. Nach oben endet das Rohrstück 2 zu einem Federraum 5 einer Luftfeder B hin offen. Durch diese Konstruktion wird ein kreisringförmiger Sammelraum 6 zwischen Außenrohr 1 und Rohrstück 2 gebildet. Das Rohrstück 2 weist am unteren Ende Befestigungsschlitze 10 zum Eingriff einer hier nicht gezeigten Befestigungsklammer auf.

In der Wand 7 des Rohrstückes 2 ist an einer Stelle in der Nähe des Bodens 8 ein die Wand 7 durchdringendes Sensorelement 9 angeordnet. Dieses Sensorelement 9 ändert seinen elektrischen Widerstand, sobald es von einer Flüssigkeit umgeben ist. Dadurch ändert sich das elektrische Signal am Ausgang 11 des Sensorelementes 9, das über eine Leitung 12 einer hier nicht gezeigten elektronischen Auswerteeinheit zugeführt wird.

Das innere Ende 13 eines Schlauchrollbalges 14 ist am oberen äußeren Rand des Rohrstückes 2 über einen Spannring 15 dicht befestigt. Das andere Ende 16 des Schlauchrollbalges 14 ist an einer Schutzglocke 17 als Anschlußteil, das am Fahrzeugrahmen angeordnet ist, ebenfalls dicht befestigt. Die sich im Betrieb bildende Rollfalte 18 des Schlauchrollbalges 14 rollt auf dem Außenmantel des zylindrischen Rohrstückes 2 ab. Die Schutzglocke 17 weist einen Luftanschluß 19 auf.

Eine Kolbenstange 21 ragt aus dem Außenrohr 1 des Stoßdämpfers heraus und erstreckt sich durch den Innenraum des Schlauchrollbalges 14 und aus der Schutzglocke 17 durch einen O-Ring 20 abgedichtet heraus zum hier nicht gezeigten oberen Federbeinlager. Die Kolbenstange 21, die mit einem hydraulisch beaufschlagbaren Kolben innerhalb des Außenrohres 1 des Stoßdämpfers gekoppelt ist, ist über eine im Außenrohr 1 eingesetzte Kolbenstangendichtung 22 abgedichtet.

Bei einem Defekt der Kolbenstangendichtung 22 tritt eine Leckage 23 von Stoßdämpferöl auf der Stirnseite des Außenrohres 1 aus und gelangt in den Innenraum der Luftfeder B. Der Ölnebel schlägt sich nieder und sammelt sich auf dem Boden 8 des ringförmigen Sammelraumes 6. Erreicht das Niveau der sich ansammelnden Flüssigkeit einen bestimmten, durch die Anordnung des Sensorelementes 9 festgelegten Wert, ändert das Sensorelement 9 aufgrund der Benetzung seinen elektrischen Widerstand, so daß das an dem Signalausgang 11 anstehende Ausgangssignal signifikant verändert wird. Die Signaländerung wird von einer elektronischen Auswerteeinheit erfaßt und z. B. über eine Warnlampe oder einen Summer dem Fahrer des Fahrzeuges mitgeteilt oder bei einer Wartung von einer stationären Auswerteeinrichtung erfaßt.

Die in der Fig. 2 dargestellte Federdämpfereinheit weist einen Schlauchrollbalg 14 auf, der mit seinem innenliegenden Ende 13 direkt am Außenrohr 1 des Stoßdämpfers A über einen Spannring 15 direkt befestigt ist. Die Rollfalte 18 des Schlauchrollbalges 14 rollt auf dem Außenumfang des Außenrohres 1 ab.

Die Kolbenstange 21 des Stoßdämpfers A ragt durch eine Schutzglocke 17 und weist an ihrem Ende Befestigungsteile 33 zur Befestigung an einem Fahrzeugrahmen auf. Am unteren Ende des Außenrohres 1 sind Befestigungsteile 34 zur Befestigung des Federbeins an einer Fahrzeugachse angebracht.

Über eine im Stoßdämpfer A verlegte elektrische Leitung 31 steht ein oberhalb der Einspannstelle 32 des Schlauchrollbalges 14 angeordnetes Sensorelement 9 mit einer Ausgangsleitung 12 in Verbindung. Aus dem Stoßdämpfer A austretende Dämpferflüssigkeit 23 sammelt sich in der Rollfalte 18 des Luftfederbalges 14 selbst und kann dort entsprechend detektiert werden.

Es ist auch möglich, wenn der Anfall von Luftfeuchtigkeit wahrscheinlich ist, ein Sensorelement 9' in der Wand der Schutzglocke 17 anzuordnen.

In der Fig. 3 wird eine Luftfeder B gezeigt, die einen als Schlauchrollbalg 14 ausgebildeten Luftfederbalg aufweist. Der Luftfederbalg 14 ist mit seinem unteren, inneren Ende 13 an einem topfförmigen Abrollkolben 41 über einen metallischen Spannring 15 befestigt.

Das äußere Ende 16 des Schlauchrollbalges 14 ist über einen Spannring 40 an einer Schutzglocke 17 befestigt, die einen zentrischen, durchbohrten Befestigungsbolzen 42 zur Befestigung an einem Fahrzeugrahmen 43 trägt.

Der Abrollkolben 41 ist zum Federraum 5 hin offen, so daß sich in den Federraum 5 eintretende Feuchtigkeit am Boden des Abrollkolbens 41 sammeln wird. In der Nähe des Bodens ist ein Sensorelement 9 in der Wand des Abrollkolbens 41 angeordnet, dessen Ausgang 11 über eine Signalleitung 12 mit einer elektronischen Auswerteeinheit verbindbar ist.

Der Abrollkolben 41 weist auf seiner Unterseite einen Gewindebolzen 44 auf, mit dem er an einem Achsteil 45 befestigt ist.

Claims (10)

1. Luftfeder mit einem in Betrieb druckbeaufschlagten Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff, der mit jedem seiner beiden offenen Enden an jeweils einem mit einer abzufedernden Masse verbundenen Anschlußstück dicht befestigt ist, wobei die beiden gegeneinander abzufedernden Massen relativ zueinander bewegbar sind, wobei die Luftfeder ein auf Flüssigkeit reagierendes Sensorelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (9) auf das Vorhandensein von unerwünschter Flüssigkeit oder Feuchtigkeit im Inneren des abgeschlossenen Federraumes (5) reagiert und in der Außenwand im Bodenbereich des unteren Anschlußstückes der unteren abzufedernden Masse angeordnet ist.

2. Luftfeder nach Anspruch 1, zur vertikalen Abfederung von zwei Massen, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußteil (1) der unteren Masse einen zum Innenraum (5) des Luftfederbalges (14) offenen Sammelraum (6) aufweist.

3. Luftfeder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das untere Anschlußteil als Abrollkolben (41) für einen als Rollbalg aufgebauten Luftfederbalg (14) ausgebildet ist.

4. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sammelraum (6) am Außenumfang des Anschlußteiles (1) kreisringförmig angeordnet ist.

5. Luftfeder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (9) in der Außenwand (7) des Sammelraumes (6) angeordnet ist.

6. Feder-Dämpfer-Aggregat, insbesondere Luftfederbein, zwischen einem Fahrzeugrahmen und einer Achse eines Fahrzeuges, mit einer einen Luftfederbalg aufweisenden Luftfeder und einem hydraulischen oder pneumatischen Stoßdämpfer, wobei der Luftfederbalg mit seinem einen Ende an einem Anschlußteil der abzufedernden Masse und mit seinem anderen Ende am Außenrohr des Stoßdämpfers befestigt ist, dessen Kolbenstange durch den vom Luftfederbalg und seinen Anschlußteilen gebildeten Federraum ragt, wobei der von dem Luftfederbalg und seinen Anschlußteilen gebildete, abgeschlossene Federraum sensiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Feder-Dämpfer-Aggregat (A, B) ein auf das Vorhandensein von unerwünschter Flüssigkeit oder Feuchtigkeit reagierendes Sensorelement (9) aufweist, das in der Außenwand des Außenrohrs des Stoßdämpfers im Bereich des unteren Bodens befestigt ist.

7. Feder-Dämpfer-Aggregat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß um das Außenrohr (1) des Stoßdämpfers (A) ein kreisringförmiger Sammelraum (6) angeordnet ist, der zum Innenraum des Luftfederbalges (14) offen ist,
und daß dem Sammelraum (6) das Sensorelement (9) zugeordnet ist.

8. Feder-Dämpfer-Aggregat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (9) in der Außenwand (7) des Sammelraumes (6) angeordnet ist.

9. Luftfeder oder Feder-Dämpfer-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (9) einen Signalausgang (11) aufweist, der mit einer stationären oder mobilen elektronischen Auswerteeinheit verbindbar ist.

10. Luftfeder oder Feder-Dämpfer-Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (9) ein bei Flüssigkeitsbenetzung veränderliches elektrisches Widerstandselement aufweist.