DE4413559A1 - Luftfeder mit einem einen elektrischen Leiter aufweisenden Luftfederbalg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder mit einem beidendig an Befestigungsteilen abgedichtet eingespannten Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff mit in seiner Balgwand mindestens einer eingebetteten Gewebelage aus Cordfäden, wobei der Luftfederbalg als Rollbalg ausgebildet ist und wobei ein Befestigungsteil als Abrollkolben ausgebildet ist, auf dem sich der Rollbalg unter Bildung einer Rollfalte abstützt, wobei die Balgwand mindestens einen elektrisch leitfähigen, metallischen Leiter aufweist, dessen Enden aus dem Balg zu elektrischen Anschlüssen geführt sind.

Zur regelbaren Abfederung von Fahrzeugen werden seit Jahrzehnten Luftfedern eingesetzt. Diese Luftfederungssysteme zeichnen sich durch eine lastunabhängige niedrige Eigenfrequenz, konstante Betriebshöhe im Fahrbereich und regelbare Fahrzeughöhe für Be-und Entladevorgänge an Rampen aus. Luftfedern bieten ein vom Beladungszustand nahezu unabhängig konstantes Fahrverhalten.

Die konstante Betriebshöhe im Fahrbereich wird durch die Ansteuerung eines Höhenregelventils bewirkt, das die Luftzu- bzw. -abfuhr zum Luftfederbalg regelt. Voraussetzung hierzu ist die Verwendung eines Weggebers, der das Höhenregelventil ansteuert.

Luftfederbälge sind häufig als Rollbalg ausgeführt. Der Rollbalg ist mindestens an einem Ende an einem Abrollkolben dicht befestigt. Dieser Abrollkolben dient als Befestigungsteil und ist bei Fahrzeugen üblicherweise auf der Fahrzeugachse befestigt. Im Betriebszustand der Luftfeder bewegt sich der Abrollkolben durch das Ein- und Ausfedern innerhalb des Rollbalges, der sich umstülpt und eine Rollfalte bildet, die abhängig von der Ein- oder Ausfederbewegung über die Außenfläche des Abrollkolbens abrollt.

In der Balgwand des Rollbalges ist mindestens eine Gewebelage über die gesamte Länge des Rollbalgs sich erstreckend eingebettet. Diese als Festigkeitsträger dienende Gewebelage ist aus Textilcordfäden aufgebaut, die in der Gewebelage parallel zueinander liegen. Bei Anordnung nur einer Gewebelage können die Textilcordfäden axial verlaufend angeordnet sein. Die Textilcordfäden können aber auch unter einem Winkel zur Balglängsachse liegen. Überwiegend wird der Festigkeitsträger aus zwei Gewebelagen aufgebaut, wobei sich die Fäden der einen Lage mit den Fäden der anderen Lage kreuzen. Bei der Einfederbewegung wird der zwischen den Geweben vorliegende Gewebewinkel sich stetig verändern. Es ist aber auch bekannt, Rollbälge für besondere Einsatzzwecke mit lediglich einer Gewebelage als Festigkeitsträger auszustatten.

Es ist bekannt, die Höhenregelung zur Erzielung eines gleichen Fahrzeugniveaus bei unterschiedlichen Beladungszuständen mit einem elektronischen Höhensensor durch ein Paar gegenläufiger Kegelfedern im Innern der Luftfeder auszustatten. Die Kegelfedern werden beim Einfedern in axialer Richtung ausgelenkt. An einer der Anschlußplatten sind die Federn miteinander elektrisch verbunden. An der anderen Platte befinden sich die Auswerteelektronik und die Anschlüsse für die beiden anderen Federenden. Eine Änderung der Federlänge bewirkt eine entsprechende Änderung der Induktivität, die in ein Wegsignal umgeformt wird. Eine derartige Höhensensorik ist jedoch sehr aufwendig.

Aus der DE-OS 39 39 765 ist eine Höhensensorik für die Niveauregulierung von Luftfederbälgen bekannt, die in die Wandung des Luftfederbalges spulenförmig eingearbeitete, elektrisch leitfähige Leiterbahnen aufweist. Das Sensierungsmaterial muß dabei bei der Produktion des Federbalgmaterials gleich mit eingearbeitet werden. Die Lage und die Anordnung dieses Sensierungsmaterials soll bei Einfederung eine Änderung der Induktivität bewirken. Diese Induktivitätsänderung soll elektronisch ausgewertet und zur Regulierung des Fahrzeugniveaus eingesetzt werden.

Es hat sich herausgestellt, daß diese Höhensensorik eine zu geringe Induktivitätsänderung ergibt und somit ein schlecht auswertbares Signal. Die zu schwachen elektrischen Signale eignen sich nicht zur sicheren Bestimmung und Weiterverarbeitung hinsichtlich einer genauen Höhenregelung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wegsensierung im Luftfederbalg für die Niveauregulierung von Luftfedern zu schaffen, die ein stärkeres und sicheres Wegsignal erzeugt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Leiter parallel zur Fadenrichtung der Gewebelage langgestreckt und in Balglängsrichtung von einem Balgende zum anderen Balgende verläuft.

Der Leiter, der beispielsweise eine Kupferlitze sein kann, wird langgestreckt von einem Balgende zum anderen geführt. Dabei ist es vorteilhaft, daß der Leiter parallel zur Fadenrichtung der Gewebelage verläuft. Der Leiter weist somit die gleiche Steigung auf wie der einzelne Faden der Gewebelage und liegt damit in der geringsten Dehnungszone des Rollbalges. Eine Abreißgefahr für den Leiter ist minimiert.

Die erfindungsgemäße Anordnung des Leiters ergibt als ganzes eine elektromagnetische Spule. Durch das Umstülpen des Rollbalges im Bereich seiner Rollfalte wird in diesem Bereich eine elektromagnetische Auswirkung auf die gesamte Spule erzielt. In dem Leiter wird eine wesentliche Induktivitätsänderung erzielt. Die in der Rollfalte stattfindende Geometrieänderung der räumlichen Leiterausbildung wird durch die Einfederbewegungen des Rollbalges erzeugt.

Im Gegensatz zur bekannten spulenförmigen Ausbildung des Leiters aus der DE-OS 39 39 765 tritt eine ausreichende Geometrieänderung der Leiteranordnung in der Rollfalte auf, die eine deutliche Induktivitätsänderung im Leiter ergibt. Diese Induktivitätsänderung wird elektronisch ausgewertet und zur Regulierung des Fahrzeugniveaus eingesetzt. Üblicherweise wird der ständig unter einem Meßstrom stehende Leiter mit seinen Enden zu elektrischen Anschlüssen geführt.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung verläuft der Leiter in einem Luftfederbalg mit zwei in seiner Balgwand eingebetteten Gewebelagen aus Cordfäden, die gegenüber der Balglängsachse sich kreuzend schräg verlaufen, entlang der Fadenrichtung der Cordfäden langgestreckt in einer Wendelform über den Balgumfang von einem Balgende zum anderen.

Wird gemäß Anspruch 3 der Leiter um 180° zur ersten Wendel versetzt zurückgeführt, kann das Nutzsignal verbessert werden. Dabei verläuft die rücklaufende Wendel parallel zur Fadenrichtung der zweiten Gewebelage des Festigkeitsträgers.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird im Anspruch 4 gekennzeichnet. Durch diese Ausgestaltung wird die relative Spulengeometrieänderung in der Rollfalte besser ausgenutzt.

In vorteilhafter Weise ist gemäß Anspruch 5 der Leiter an der Balginnenwand befestigt. Der Leiter kann nachträglich in handelsübliche Luftfederbälge eingebracht werden. Dieses kann durch Kleben oder Aufvulkanisieren vorgenommen werden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung sind mehrere Leiter am Luftfederbalg angeordnet und elektrisch in Reihe geschaltet. Diese Schaltung erhöht aufgrund der höheren Anzahl der Leiterwindungen die Induktivität der Gesamtspule.

Durch die Erfindung wird ein berührungsloser, induktiv arbeitender Sensor für Luftfederungen geschaffen, durch den die Niveauhöhe einer Rollbalgluftfeder aufindirekte Weise erfaßbar ist. Dieser mit der Balgwand verbundene Sensor verläuft als Faden langgestreckt und nicht als um eine fiktive Achse gewickelte Spule. Die Geometrieänderung der räumlichen Anordnung des Leiters im Bereich der sich ändernden Rollfalte wird zur Signalgewinnung ausgenutzt.

Anhand der Zeichnung wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Rollbalg mit elektrischem Leiter,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Fadenrichtung der beiden eingebetteten Gewebelagen,

Fig. 3 einen Ausschnitt gemäß III in Fig. 1 zur schematischen Darstellung des Balgwandaufbaus,

Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Darstellung der Signalverarbeitung.

Die gezeigte Luftfeder weist einen elastomeren Rollbalg 11 auf, dessen oberer Dichtwulst 12 an einer hier nicht dargestellten Anschlußplatte mittels einer an sich bekannten Bördelung befestigt ist. Das mit diesem Dichtwulst 12 versehene obere Ende des Luftfederbalges 11 stützt sich am Fahrzeugrahmen ab. Der Rollbalg 11 ist mit seiner unteren Balgöffnung, die von einem Dichtwulst 14 begrenzt ist, auf einem Dichtsitz 15 eines Abrollkolbens 16 durch den Innendruck im Luftfederbalg 11 befestigt.

Die Balgwand 17 des Rollbalges 11 besteht aus einer Innengummischicht 18 und einer Außengummischicht 19 zwischen denen zwei Gewebelagen 20, 30 eingebettet sind (Fig. 3). Jede Gewebelage 20 bzw. 30 besteht aus parallel zueinander angeordneten Textilfäden 31, sogenannten Cordfäden. Die Textilcordfäden 31 liegen in der Balgwand 17 unter einem gegenüber der Balglängsachse 32 gesehen spitzen Winkel. Die Textilcordfäden 31 der einen Gewebelage 20 kreuzen sich mit den Textilcordfäden 31 der zweiten Gewebelage 30 (Fig. 2) und bilden den während der Federbewegungen veränderlichen Gewebewinkel 33.

Die Balgwand 17 des Rollbalges 11 ist auf ihrer Innenfläche 18 mit einem elektrisch leitfähigen Leiter 21, einem langgestreckten Meßdraht aus Kupferlitze, versehen. Der Leiter 21 verläuft wendelförmig von einem Balgende zu dem anderen. Der Leiter 21 verläuft dabei parallel zur Fadenrichtung der einen Gewebelage 20f d. h. mit der gleichen Steigung. Am unteren Balgende spaltet sich der Leiter 21, der als Doppelleitung ausgebildet ist, auf und wird den unteren Dichtwulst 14 um 180° umfassend wieder zusammengeführt. In gegensätzlicher Steigung wird der Leiter 21 wendelförmig zum oberen Dichtwulst 12 zurückgeführt. Die Zurückführung des Leiters 21 verläuft mit der Fadenrichtung der zweiten Gewebelage 30, so daß definierte Verhältnisse für die Signalabnahme vorhanden sind.

Die beiden Enden des Leiters 21 sind mit elektrischen Anschlüssen 23, 24 versehen, die mit dem Eingang einer Meßeinrichtung (Fig. 4) verbunden sind. Bei dieser Meßeinrichtung 26 handelt es sich um einen Oszillatorkreis, dessen Spule 27 durch den Leiter 21 realisiert ist. Der Oszillatorkreis liefert ein wegproportionales, frequenzanaloges Ausgangssignal f, das in einem Mikroprozessor 28 ausgewertet wird. Der Mikroprozessor 28 liefert Ausgangssignale s, die der Induktivitätsänderung des Leiters 21 proportional sind.

Je nach Eintauchtiefe des Abrollkolbens 16 in den Rollbalg 11 wirkt der ständig unter einem Meßstrom stehende Leiter 21 als Spule eines Schwingkreises, deren Induktivität sich ständig ändert. Diese Änderung der Induktivität wird in ein entsprechendes elektrisches Signal umgesetzt und zur Regulierung des Fahrzeugniveaus eingesetzt.

Claims (7)

1. Luftfeder mit einem beidendig an Befestigungsteilen abgedichtet eingespannten Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff mit in seiner Balgwand mindestens einer eingebetteten Gewebelage aus Cordfäden mit folgenden Merkmalen:

• a) der Luftfederbalg ist als Rollbalg ausgebildet,
• b) ein Befestigungsteil ist als Abrollkolben ausgebildet, auf dem sich der Rollbalg unter Bildung einer Rollfalte abstützt,
• c) die Balgwand weist mindestens einen elektrisch leitfähigen, metallischen Leiter auf, dessen Enden aus dem Luftfederbalg zu elektrischen Anschlüssen geführt sind,

dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (21) parallel zur Fadenrichtung der Gewebelage (20) langgestreckt und in Balglängsrichtung von einem Balgende zum anderen Balgende verläuft.

2. Luftfeder nach Anspruch 1 mit einem Luftfederbalg aus elastomerem Werkstoff mit zwei in seiner Balgwand eingebetteten Gewebelagen aus Cordfäden, die gegenüber der Balglängsachse sich kreuzend schräg verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (21) entlang der Fadenrichtung der Cordfäden (31) einer Gewebelage (20) wendelförmig von einem Balgende zum anderen Balgende um den Balgumfang verläuft.

3. Luftfeder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (21) um 180° zur ersten Wendel versetzt in einer zweiten Wendel zurückgeführt wird.

4. Luftfeder nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (21) aus einer Doppelleitung besteht, die sich an einem Balgende in zwei Einzelleitungen aufspaltet, daß die beiden Einzelleitungen um 180° entgegengesetzt um die Balgöffnung umlaufen und wieder vereint in einer um 180° zur ersten Wendel versetzten zweiten Wendel über die Balgwand (17) zum anderen Balgende zurücklaufen.

5. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leiter (21) an der Balginnenwand befestigt ist.

6. Luftfeder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftfederbalg (11) mehrere Leiter (21) aufweist, die in Reihe geschaltet sind.