DE69808028T2

DE69808028T2 - Luftfeder, enthaltend eine aktive Komponente und eine Radaufhängungsanordnung und Verfahren zu deren Benutzung

Info

Publication number: DE69808028T2
Application number: DE69808028T
Authority: DE
Inventors: John D. Rensel
Original assignee: BFS Diversified Products LLC
Current assignee: Firestone Diversified Products LLC
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-10-27
Publication date: 2003-01-30
Anticipated expiration: 2018-10-28
Also published as: EP0924115A1; DE69808028D1; EP0924115B1; CA2256655C; US6036179A; CA2256655A1; JPH11235910A; JP4136140B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Luftfeder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Luftfeder ist aus der US 4,798,369 A bekannt.
Die GB 2 243 010 A beschreibt ein System, das einen Detektor/Transmitter 1 und einen Empfänger 2 umfaßt. Der Detektor/Transmitter umfaßt einen federgespannten Schalter, der in einer ausgeschalteten Position bleibt, bis der Druck unter eine vorher festgesetzte Schwelle in Kontakt abfällt und dem Schalter ermöglicht, eine eingeschaltete Stellung anzunehmen, wodurch ein kodiertes Signal entweder elektromagnetisch oder schallmäßig zum Empfänger abgegeben wird, der in einer im Fahrzeug befindlichen Situation innerhalb des Blickfeldes des Fahrers montiert ist, eine visuelle und/oder hörbare Warnung des Luftdruckverlustes an der Pneumatik abgibt, in oder an der der Detektor/Transmitter angeordnet ist.
Die US 4,978,941 A beschreibt ein Reifendrucküberwachungssystem für Kraftfahrzeuge, das gekennzeichnet ist durch eine Vielzahl von Reifendrucksensoren zum Erfassen des Luftdrucks im inneren des Reifens, wobei eine Vielzahl von Transmittern mit den Reifendrucksensoren ansprechbar verbunden sind, die erregt werden können, wenn irgendeiner der Reifendrucksensoren einen niedrigen Luftdruck innerhalb eines der Reifen andeutet, und wobei mindestens ein Empfänger ansprechbar in Bezug zu den Transmittern so angeordnet ist, daß er durch einen Transmitter erregt werden kann, wenn der Transmitter durch den Reifendrucksensor und ein Warnungsmittel erregt wird, einschließlich eines Summers und eines Lichts, die im Wageninneren zur Übermittlung der Warnung an den Betreiber angeordnet sind, wenn ein niedriger Reifendruck ermittelt wird, und wobei das Warnungsmittel elektrisch mit dem oder den Empfängern verbunden ist, so daß es erregt wird, wenn die Empfänger erregt werden.
Die US 5,562,787 A beschreibt ein Verfahren zum Überwachen verschiedenartiger physikalischer Zustände von Luftreifen, sowie einen Reifen mit einer Überwachungseinrichtung.
Die US 5,573,610 A beschreibt ein Verfahren zum Überwachen verschiedenartiger physikalischer Zustände von Luftreifen sowie einen Reifen mit einer Überwachungseinrichtung.
Die US 5,573,611 A beschreibt ein Verfahren zum Überwachen verschiedenartiger physikalischer Zustände von Luftreifen sowie einen Reifen mit einer Überwachungseinrichtung.
Die US 5,500,065 A beschreibt eine Erfindung, die auf ein Verfahren zum Herstellen eines Reifens gerichtet ist, bei dem eine Überwachungseinrichtung innerhalb des Reifens während seiner Herstellung eingebettet wird.
Es ist wünschenswert, den Zustand von Reifen im Hinblick auf Abnutzung, innere Temperatur und inneren Druck zu überwachen. Es ist besonders vorteilhaft, große Lastwagenreifen zu überwachen, da diese teuer sind und regelmäßig gewartet werden, um die Leistungsfähigkeit des Kraftfahrzeugs zu maximieren. In der Vergangenheit haben solche Überwachungsaktivitäten generell einen passiven integrierten Schaltkreis eingesetzt, der innerhalb des Unterbaus des Reifens eingebettet war und durch eine Radiofrequenzübertragung aktiviert wurde, die den Schaltkreis durch induktive Magnetkopplung erregt. Passive Einrichtungen, die auf induktiver Magnetkopplung oder kapazitiver Kopplung basieren, besitzen generell den Nachteil des Erfordernisses langer Kabelwindungen, wodurch größere Modifikationen im Reifenaufbau und beim Zusammenbauverfahren erforderlich werden. Ein weiterer ernsthafter Nachteil bei solchen passiven Einrichtungen liegt darin, daß das Abfragegerät in äußerster Nähe zum Reifen positioniert sein muß, normalerweise innerhalb weniger inches (cm) des Reifens, damit die Kommunikation zwischen dem Reifen und der Einrichtung möglich wird. Aufgrund der Erfordernisse äußerster Nähe ist eine kontinuierliche Überwachung unpraktisch, da sie erfordern würde, daß ein Abfragegerät an jedem Rad des Kraftfahrzeugs angebracht werden müßte. Die manuelle Sammlung von Daten von den passiven Einrichtungen, die in jedem der Reifen eines geparkten Kraftfahrzeugs eingebettet sind, ist also aufgrund der Erfordernisse der äußersten Nähe mühselig und zeitraubend.
Andere Vorrichtung des Standes der Technik, die zum Überwachen der Reifenzustände eingesetzt werden, besitzen selbstangetriebene Schaltkreise, die außen am Reifen positioniert sind, z.B. am Ventilfuß. Extern angebrachte Einrichtungen besitzen den Nachteil, daß sie Schäden ausgesetzt sind, z.B. durch Wetter und Vandalismus. Ein weiterer Nachteil beim Installieren der Einrichtungen am Äußeren des Reifens liegt darin, daß die Einrichtung selbst zusätzliche Dichtungsverbindungen benötigt, aus denen Luft austreten kann. Zusätzlich können sich äußerlich installierte Einrichtungen von einem besonderen Reifen, der überwacht werden soll, ablösen.
Ein weiterer Nachteil bei bekannten Reifenüberwachungs- und Identifikationseinrichtungen ist der, daß die Kommunikationsübertragungen vorteilhafterweise unter Einsatz üblicher Radiofrequenzen (RF) erzielt werden, die generell eine relativ große Antenne erfordern, die äußerlich gelagert oder am Reifen in einer solchen Weise befestigt werden muß, die relativ große Modifikationen im Reifenaufbau oder beim Zusammenbauverfahren erfordert.
Viele dieser Probleme sind durch das Verfahren und den Reifenaufbau eliminiert worden, wie er in den US-Patent Nummern 5,500,065/5,562,787/5,573,610 und 5,573,611 gezeigt und beschrieben worden ist. Diese Einrichtungen liegen jedoch innerhalb der Reifenradkammer und haben Schwierigkeiten beim Übertragen der Daten durch den Reifen zu den externen Empfängern hin. Am wichtigsten wird jedoch in materieller Hinsicht die Übertragungswirksamkeit verringert, wenn RF Frequenzkommunikationsschwierigkeiten beim Übertragen der Signale zu einer entfernt liegenden Stelle auftreten, da die Signale durch die Reifenseitenwand hindurchtreten müssen, was gerade bei der Dicke von Lastkraftwagenreifen der Fall ist. Tests haben gezeigt, daß es annähernd ein 15 dB Signalverlust gibt, wenn das Signal durch die relativ dicken Seitenwände von Lastkraftwagenreifen übertragen wird. Dieses steigert die Größe der Batterie, die zur Übertragung erforderlich ist und die Kosten des Reifenanhängers.
Ferner ist es für gewisse Luftfederanwendungen wünschenswert, wo Spurhalten und Leistungsspezifikationen kritisch sind, daß irgendeine Art an Überwachungssystem vorgesehen wird. Es gibt kein bekanntes Mittel des leichten Überwachens der Zustände einer Luftfeder, z.B. ihrer Belastung, Temperatur, Druck etc. und zum Aufrechterhalten der Betriebsentwicklung der Luftfeder. Gleichermaßen, obwohl vorbekannte Luftfedern innere Höhensensoren zum Steuern des Drucks innerhalb der Luftfeder und zum Vorsehen einer Anzeige einer Belastung und des Drucks darauf eingesetzt haben, wird dies üblicherweise durch ein Hartverdrahtungssystem erzielt, das sich zwischen dem Höhensensor und dem Luftfederkompressor erstreckt.
Gleichermaßen, obwohl das Verfahren und die Reifenüberwachungseinrichtungen, die in den oben erwähnten vier Patenten gezeigt und beschrieben wurden, viele Vorteile gegenüber dem Stand der Technik aufweisen, ist es wünschenswert, ein Reifenüberwachungssytem zu schaffen, das eine größere Vielseitigkeit und Flexibilität, durch Verbesserung der externen RF Kommunikationsübertragung im Hinblick auf das Signal/Geräuschverhältnis, die Reproduzierbarkeit und die Entfernung durch Kopplung des Ausgangs des Reifenüberwachungssystems an eine Überwachungseinrichtung schafft, die in einer dicht angrenzenden Luftfeder enthalten ist, die dazu in der Lage ist, Signale von der Reifenüberwachungseinrichtung zu empfangen und dieselben über eine größere Entfernung zurück zu übertragen mit geringerem Signalverlust, zusammen mit der Übertragung der erfaßten Zustände in der Luftfeder selbst zu einer entfernten Abfrageeinrichtung, um sowohl die Kraftfahrzeugreifen, als auch die Luftfedern zu überwachen, d.h. die Kraftfahrzeugaufhängung in einer effizienteren Weise als es bisher möglich war.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Nach einem Aspekt der Erfindung wird eine Luftfeder mit einer aktivierbaren Speichereinrichtung und Überwachungs- oder Erfassungseinrichtung vorgesehen, die gespeicherte Daten enthält, die sich auf die Luftfeder beziehen und die mit einem Höhensensor verbunden werden kann, der innerhalb oder außen an der Luftfeder angebracht ist, um Signale, die durch die Luftfeder und die Höhensensoren erzeugt werden, zu einer entfernten Abfrageeinrichtung zu übertragen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, solch eine Luftfeder zum Einsatz in einem Kraftfahrzeugaufhängungssystem vorzusehen, das dicht angrenzend an einen Kraftfahrzeugreifen angeordnet ist und einen Reifenanhänger enthält, d.h. eine Einrichtung, die gespeicherte Daten besitzt, die sich auf den Reifen und eine Überwachung- oder Erfassungseinrichtung beziehen, die die technischen Zustände innerhalb des Reifens erfassen, z.B. die Belastung, den Druck und die Temperatur und diese Information zur Überwachungseinrichtung innerhalb der angrenzenden Luftfeder zur anschließenden Rückübertragung durch die Luftfeder zu einer entfernten Abfrageeinrichtung überträgt, wobei die Abfrageeinrichtung eine in der Hand gehaltene Einheit, eine in der Kraftfahrzeugkabine befestigte Einheit, eine Festtorschaltung- Abfrageeinrichtung etc. sein kann.
Eine noch weitere Aufgabe ist es, eine solche Luftfeder und Kraftfahrzeugaufhängungssystem und dazugehöriges Verfahren zu schaffen, das eine Speicher- und Identifikationsfähigkeit für die Luftfeder bei Fortbewegungs- oder Nichtfortbewegungsanwendungszwecken hinzufügt, das den Ausgang eines inneren oder äußeren Höhensensors mit der entfernten Abfrageeinrichtung durch Einsatz von Radiofrequenz (RF) verbindet, und wobei die Überwachungseinrichtung der Luftfeder entweder innerhalb der Druckkammer oder an derem Äußeren angeordnet werden kann, durch ihre Befestigung entweder an der inneren oder äußeren Fläche einer der Endplatten der Luftfeder.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Aufhängungssystem für ein Kraftfahrzeug vorzusehen, das Überwachungseinrichtungen für Reifen und Luftfedern besitzt, die eine erhöhte Signalstärke vorsehen, in dem der Signalstärkeverlust dadurch reduziert wird, daß das Signal durch dicke Seitenwände der Reifen nur für eine kurze Entfernung zur angrenzenden Luftfeder übertragen und danach diese Signale eine längere Entfernung durch die dünneren Luftfederseitenwände oder sogar zum Äußeren der Luftfeder zurück übertragen werden, ohne daß ein Durchgang durch die Seitenwände erforderlich ist.
Diese Aufgaben und Vorteile werden gelöst bzw. erhalten durch die verbesserte Luftfeder der vorliegenden Erfindung nach Anspruch 1 und die Aufhängungsordnung nach Anspruch 6.
Diese Aufgaben und Ziele werden ferner gelöst bzw. erhalten durch das verbesserte Verfahren der Erfindung nach Anspruch 11.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, die die beste Art und Weise aufzeigt, in der sich der Patentinhaber die Anwendung der Prinzipien vorstellt, wird in der folgenden Beschreibung dargestellt und in den Zeichnungen gezeigt, wobei insbesondere und vorher schon auf die anhängenden Ansprüche hingewiesen wird.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Seiten-Fragmentansicht eines Kraftfahrzeugaufhängungszusammenbaus unter Verwendung der Radiofrequenz aktiven Luftfeder der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine schematische Fragment-Draufsicht auf den Aufhängungszusammenbau der Fig. 1;
Fig. 3 eine vergrößerte Seitenansicht, bei der Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind, von der verbesserten Luftfeder, die die Radiofrequenz aktive Anhängeranordnung und den Höhensensor darin einsetzt;
Fig. 4 eine vergrößerte Fragmentansicht, bei der Teile weggebrochen und im Schnitt dargestellt sind, wobei ein Teil des Aufhängungszusammenbaus der Fig. 1 und 2 gezeigt wird;
Fig. 5 ein Blockdiagramm, das die verschiedenartigen Bestandteile aufzeigt, die in der Radiofrequenz aktiven Anhängeranordnung des Kraftfahrzeugreifens und der Luftfeder enthalten sind, die angrenzend an die äußere Abfrageeinrichtung angeordnet ist; und
Fig. 6 eine schematische Ansicht wie die Luftfeder aktive Anhängeranordnung Information zu verschiedenartigen entfernten Abfrageeinrichtungen übertragen kann.
Gleiche Bezugszeichen beziehen sich in sämtlichen Zeichnungen auf gleiche Teile.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Der Kraftfahrzeugaufhängungszusammenbau der vorliegenden Erfindung ist generell bei 1 angedeutet und wird schematisch in den Fig. 1 und 2 gezeigt. Der Aufhängungszusammenbau 1 umfaßt ein Achsaggregatepaar 2, die unterhalb eines Kraftfahrzeugrahmens 4 mittels eines sich nach unten erstreckenden Hängebockpaares 6 gelagert sind, Abfallarme 8 durch Schwenkverbindungen 10 befestigt sind. Die verbesserte Luftfeder der Erfindung ist generell mit 12 angedeutet und erstreckt sich zwischen dem äußeren Ende jedes Abfallarms 8 und einem der horizontalen Hauptträger 14, die einen Teil des Rahmens 4 bilden.
Jedes Achsaggregat 2 umfaßt eine Achse 16, die sich zwischen dem Paar beabstandeter Abfallarme 8 erstreckt und damit verbunden ist. In vielen Schwerlastkraftwagen- und Wohnwagenhänger-Anwendungszwecken werden Zwillingsreifen 18 an jedem Ende jeder Achse 16 gelagert, von denen jedes eine übliche Felge 20 und einen pneumatischen oder Luftreifen 22 umfaßt (Fig. 4). Jeder Reifen 22 umfaßt ein übliches Laufflächenpaket 23, Seitenwände 24 und Wulstbereiche 25, die den Reifen auf der Felge lagern. Vorteilhafterweise umfaßt jeder der Reifen 22 einen Reifenanhänger 27, der am Innerliner des Reifens in Nähe des Wulstbereiches 25 befestigt ist. Der Reifenanhänger 27 ist vorteilhafterweise ähnlich oder gleich wie diejenigen, die in den vorher erwähnten US-Patenten Nummern 5,500,065; 5,562,787; 5,573,610 und 5,573,611 diskutiert worden sind, der Inhalt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Ein bevorzugter Aufbau des Reifenanhängers 27 wird in Blockdiagrammform in Fig. 5 gezeigt und umfaßt vorteilhafterweise eine Antriebsquelle, wie z.B. eine Batterie 28, eine oder mehrere Sensoren 29, die in Strömungsmittelkommunikation mit dem unter Druck setzbaren Hohlraum 30 des Reifens 22 sind und gespeicherte Daten enthalten, und insbesondere gespeicherte ID angedeutet bei 31, die dem besonderen Reifen 22 angepaßt sind, an dem der Reifenanhänger befestigt ist. Der Reifenanhänger 27 kann ferner einen Mikrochip 33 und einen Verstärker 34 umfassen, die gemeinsam die elektronische Schaltung bilden, vorteilhafterweise bei Radiofrequenzen (RF) arbeiten, um Signale und gesammelte Daten durch eine Antenne 36 zu übertragen. Die besonderen Details und Beispiele solcher Bestandteile werden in den oben erwähnten 4 Patenten aufgezeigt und werden deshalb nicht weiter im Detail beschrieben.
Der Betrieb des Reifenanhängers 27 wird ebenfalls im Detail in den vier oben erwähnten Patenten diskutiert und ist dazu in der Lage, technische Daten zu übertragen, die durch den Sensor 29 zusammen mit der besonderen ID-Information, die sich auf den Reifen beziehen, die in den gespeicherten Daten 31 enthalten ist, zu einer entfernten Stelle durch die elektronische Schaltung des Mikrochips 33, den Verstärker 34 und die Antenne 36, übertragen. Wie vorher angedeutet, obwohl der Reifenanhänger 27 oder dessen Variationen gewisse gewünschte Ergebnisse liefern, besitzt er den Nachteil einer reduzierten Transmissionsentfernung, die eine größere Batterie als gewünscht erforderlich macht, damit die RF-Signale durch die relativ dicken Seitenwände eines üblichen Schwerlastkraftwagenreifens 22 hindurch zu treten.
Die Luftfeder 12 wird im Detail in Fig. 3 gezeigt und besitzt einen üblichen Aufbau, der ein paar beabstandeter Endglieder 37 und 38 umfaßt, die in der gezeigten besonderen Ausführungsform aus einer oberen Endplatte 37 und einem unteren Kolben 38 bestehen. Eine Strömungsmitteldruckkammer 40 ist innerhalb eines flexiblen elastomeren Balgs 42 ausgebildet, der beabstandete offene Enden besitzt, die in abdichtenden Eingriff mit der Endplatte 37 und dem Kolben 38 unter Ausbildung der Kammer 40 stehen. Die Luftfeder 12 ist ausgelegt, daß sie an den Trägern 14 durch eine Vielzahl mit Gewinde versehener Befestigungsbolzen 44 befestigt ist, von denen lediglich einer in Fig. 3 gezeigt ist, sowie ein Schraubbolzen 45, der eine Durchtrittsbohrung 46 besitzt, die in ihm ausgebildet ist. Der Schraubbolzen 45 ist ausgelegt, daß er mit einem entfernten Kompressor durch ein Strömungsmittelbeschickungsleitung (nicht gezeigt) verbunden werden kann, zum Steuern der Strömungsmittelmenge in die Kammer 40, in Abhängigkeit von der Belastung und der Verschiebung der Luftfeder 12.
Ein Höhensensor 48 wird an der Innenfläche 49 der Endplatte 37 befestigt und mißt die axiale Trennung, die zwischen der Endplatte 37 und dem Kolben 38 auftritt, während sich die beiden Endglieder aufeinander zu und voneinander weg bewegen, während das Kraftfahrzeug Straßenunebenheiten und Kraftfahrzeugbelastungen erfährt. Eine Art des Höhensensors 48 ist ein Ultraschallsensor, der in US-Patent Nr. 4,798,369 gezeigt wird. Es könnten jedoch andere Typen wie z.B. Ultraschall, Infrarot etc. Sensoren eingesetzt werden, ohne das Konzept und die Vorteile zu beeinträchtigen, die durch die vorliegende Erfindung erzielt werden. In den vorbekannten Luftfedern liefert der Sensor 48 ein Signal zu einer entfernten Stelle, z.B. einem Kraftfahrzeugkompressor, normalerweise durch ein hart verdrahtetes System, das dann den Strömungsmitteldruck innerhalb der Kammer 40 durch die Schraubbolzenbohrung 46 reguliert.
In Übereinstimmung mit einem der erfindungsgemäßen Merkmale, wird eine Überwachungs- und Datenspeichereinrichtung, die generell bei 50 angedeutet ist, an der Luftfeder befestigt, vorteilhafterweise an der Endplatte 37. Die Einrichtung 50 kann an der Innenfläche 49 befestigt werden, wie es in durchgezogenen Linien in Fig. 3 angedeutet ist, oder kann an der Außenfläche 52 befestigt werden, wie es in gestrichelten Linien in Fig. 3 gezeigt wird. Wenn Sie an der Innenfläche 49 befestigt ist, ist die Einrichtung 50 weniger für Schäden empfänglich, die durch die harte Umgebung hervorgerufen werden, der sie ausgesetzt ist, falls sie an der Außenfläche 52 befestigt wird. Wenn sie an der Außenfläche 52 befestigt ist, kann die Vorrichtung leicht ausgetauscht und repariert werden, da es nicht erforderlich ist, irgendeinen Ausbau des elastomeren Balges 42 durchzuführen. Ferner wird sie die verschiedenartigen Signale, wie weiter unten diskutiert wird, übertragen, ohne daß es erforderlich ist, daß das Signal durch den Balg 42 verlaufen muß, wodurch ein verbessertes und effizienteres Signal mit niedrigerer Stärke vorgesehen wird, als wenn sie innerhalb der Druckkammer befestigt wird. Jede der Stellungen im inneren oder äußeren der Kammer 40 besitzt jedoch gewisse Vorteile und ihre exakte Anordnung hängt deshalb von der besonderen Anwendung ab, in der sie eingesetzt wird.
Die Einrichtung 50 kann dem in Fig. 5 gezeigten und oben diskutieren Reifen sehr ähnlich sein, und umfaßt vorteilhafterweise die gleichen Komponenten oder ähnliche Komponenten wie der Reifenanhänger 27, d.h. einen Sensor 29 zum Erfassen verschiedener technischer Zustände, die innerhalb der Luftfeder auftreten, z.B. Belastung, Druck, Temperatur etc. und kann ebenfalls gespeicherte ID Informationen 31 umfassen, die sich auf die besondere Luftfeder per se beziehen. Ferner wird sie eine elektronische Schaltung 33-34 und eine Antenne 36 zum Übertragen der gespeicherten Daten und der erfaßten technischen Zustände zu einer entfernten Stelle durch eine Batterie 28 umfassen.
Erfindungsgemäß umfaßt deshalb die Luftfeder 12 eine Überwachungs- und Datenspeichereinrichtung, die die Betriebsentwicklung einer besonderen Luftfeder, z.B. ihre zu verfolgende Belastung, Druck, Temperatur etc. für diejenigen Anwendungszwecke zu ermöglichen, wo Leistungsspezifikationen der Luftfeder kritisch sind. Die Einrichtung 50 kann mit dem Höhensensor 48 verbunden sein oder nicht, und für gewisse Anwendungszwecke wird die Verwendung der Vorrichtung 50 allein eine höhere Verläßlichkeit und die Überwachung der Luftfeder schaffen. Bisher gibt es keine bekannte Luftfeder vor der Entwicklung der oben beschriebenen Luftfeder 12, die hauptsächlich für Kraftfahrzeuge, einschließlich Lastkraftwagen, Automobile etc. oder für andere Anwendungszwecke eingesetzt wurde, die Speicher- und Identifikationsfähigkeiten besitzen. Erfindungsgemäß kann der Höhensensor 48 mit der Überwachungs- und Speichereinrichtung 50 gekoppelt werden, wodurch die Schaltung und Antriebskraft der Vorrichtung verwendet werden kann, um die durch den Höhensensor 48 allein oder in Kombination mit den gesammelten Daten in der Vorrichtung zu einer entfernten Stelle zu übertragen, z.B. den verschiedenartigen Typen von Abfrageeinrichtungen, die kollektiv mit 54 angedeutet und in den Fig. 4 und 6 gezeigt sind. Für andere Anwendungszwecke werden die gesammelten Daten zu einer Abfragevorrichtung übertragen, die an einem besonderen Fahrzeug angeordnet ist, an dem die Luftfeder und Reifen befestigt sind, die normalerweise in der Kabine des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, um eine audio- oder visuelle Anzeige für den Fahrer bei gewissen Zuständen zu geben, die im Reifen und/oder der Luftfeder herrschen, insbesondere falls gewisse kritische Grenzen durch irgendeine(n) überschritten werden.
Ein weiteres wichtiges Merkmal dieser einzigartigen Aufhängungsanordnung wird am besten in Fig. 4 gezeigt. Fig. 4 zeigt eine übliche Anordnung von vielen Schwerlastkraftwagen, bei denen an jedem Ende der Achse Zwillingsreifen 22 gelagert sind, die teilweise am Kraftfahrzeug durch eine Luftfeder 12 abgestützt werden. Viele dieser Schwerlastkraftwagen enthalten einen Reifenanhänger 27 innerhalb des Reifens zum Überwachen der Betriebsbedingungen, die der Reifen erfährt, wie z.B. Belastung, Druck und Temperatur, die bisher durch verschiedenartige Vorrichtungen und Anordnungen direkt zu einer entfernten Abfrageeinrichtung übertragen werden, z.B. die Torimpulsabfrageeinrichtung 54C, die an einem Frachtterminal, einer Behördenwiegestation oder anderen Station angeordnet sein könnte, die die Information vom Reifenanhänger 27 liest, während das Kraftfahrzeug angrenzend daran anhält. Alternativ wird die Information vom Reifenanhänger 27 zu einer Abfrageeinrichtung 54B zugeführt, die innerhalb der Kraftfahrzeugkabine angeordnet ist. Gleichermaßen könnte eine Verkehrsbehörde (Department of Transportation) die gesammelten Daten durch eine handgehaltene oder kraftfahrzeugbefestigte Abfrageeinrichtung erhalten, während man an der Seite eines sich bewegenden Lastkraftwagens entlang fährt.
Erfindungsgemäß empfängt die Luftfeder 12, die in äußerster Nähe zu mindestens einem der Reifen 22 angeordnet ist, nunmehr die Signale, welche von jedem Reifenanhänger 27 übertragen werden. Die Einrichtung sammelt die erfaßten Daten, die durch den Reifenanhänger übertragen werden, die danach durch die Einrichtung wieder zu einer Abfrageeinrichtung übertragen werden, die an einer entfernten Stelle liegt. Fig. 6 zeigt schematisch, wie die Luftfeder 12 und insbesondere die Einrichtung 50 Daten zu verschiedenen entfernten Abfrageeinrichtungen übertragen, z.B. eine handgehaltene Einheit 54A, eine in der Kabine befestigte Abfrageeinrichtung 54B und eine stationäre Torimpulsabfrageeinrichtung 54C als Beispiel, und wie sie die Daten davon empfängt oder die Daten zum Reifenanhänger 27 überträgt. Diese Abfrageeinrichtungen sind im Stand der Technik gut bekannt und werden deshalb nicht detaillierter beschrieben.
Bisher wurde die Signalstärke der Reifenanhänger 27 beträchtlich dadurch reduziert, daß das Signal durch die relativ dicken Seitenwände 24 des Reifens hindurch treten mußte, wodurch die Übertragungsweite begrenzt wurde und eine Zunahme der Größe der Antriebsquelle zum Übertragen der Signale zu einer Abfrageeinrichtung erforderlich wurde, die in einer beträchtlichen Entfernung liegt. Das durch eine Überwachungs- und Datenspeichereinrichtung 50 erzeugte Signal, unabhängig davon, ob diese im Inneren oder Äußeren der Luftfeder angeordnet ist, besitzt jedoch eine verbesserte Wirkung, da, falls es sogar innerhalb der Strömungsmitteldruckkammer der Luftfeder angeordnet ist, viel leichter durch die dünnen Seitenwände des Balgs 42 ohne beträchtlichen Verlust in der Übertragungswirksamkeit und mit beträchtlich verringerter Kraft hindurchtreten kann, als sie erforderlich sein würde, um das Signal durch die dicken Seitenwände des Reifens 22 hindurch treten zu lassen. Ferner kann die Einrichtung 50 mit einem Höhensensor 48 verbunden werden und noch weitere Informationen für eine entfernte Abfrageeinrichtung vorsehen, die zusätzlich zum Überwachen der Eigenschaften und Betriebsbedingungen der Luftfeder per se ebenfalls elektronisch durch den Einsatz von Radiofrequenzsignalen (RF) zu den einzelnen Reifenanhängern in jedem der Kraftfahrzeugreifen gekoppelt ist.
Vorteilhafterweise wird eine Luftfeder angrenzend an einen der Reifen jedes Zwillingspaares angeordnet und enthält darin die Überwachungs/Datenspeichereinrichtung 50 und sammelt aufgrund ihrer äußersten Nähe zum Zwillingsreifenpaar die Reifendaten und überträgt dieselben individuell oder gemeinsam mit den erfaßten Luftfederdaten zu einer entfernten Stelle. Obwohl der Einsatz solcher Luftfeder, die die Überwachungs/Datenspeichereinrichtung 50 enthält, nicht für sämtliche Kraftfahrzeugsanwendungszwecke eingesetzt wird, so wird sie für diejenigen Anmeldungszwecke eingesetzt, wo Spurhaltungs- und Leistungsspezifikationen der Luftfeder und/oder des Reifens kritisch sind.
Es dürfte einleuchten, daß andere Komponenten und Komponentenanordnungen, sowie Schaltungen als die in Fig. 5 gezeigten für den Reifenanhänger 27 und die Einrichtung 50 eingesetzt werden könnten, ohne das erfindungsgemäße Konzept zu beeinträchtigen. Die Verwendung der Einrichtung 50 zum Übertragen sämtlicher gesammelter Daten zu einer entfernten Abfrageeinrichtung ermöglicht dem Reifenanhänger 27 kleiner in der Größe zu sein, eine weniger kräftige Batterie zu erfordern, da die Übertragungsentfernung relativ gering ist, wodurch seine, bzw. ihre Kosten verringert werden. Wie oben angedeutet ist die Einrichtung 50 vorteilhafterweise an der Endplatte 37 befestigt, entweder innerhalb der Druckkammer oder an deren äußeren. Falls es gewünscht ist, kann die Einrichtung 50 an einem Kolben 38 oder an einer unteren Endplatte befestigt werden, ohne das Konzept der Erfindung zu beeinträchtigen.
Dementsprechend ist das verbesserte Verfahren und die Vorrichtung vereinfacht und liefert eine wirksame, sichere, preiswerte und effiziente Einrichtung und Verfahren, das sämtlich aufgezählte Ziele erreicht und Schwierigkeiten eliminiert, die mit vorbekannten Einrichtungen und Verfahren angetroffen wurden, löst darüber hinaus Probleme und erhält neue Resultate im Stand der Technik.
Die Beschreibung und die Illustration der Erfindung geschieht darüber hinaus beispielhaft und der Schutzrahmen der Erfindung ist nicht durch die exakten Details begrenzt, die gezeigt oder beschrieben wurden.
Nachdem nunmehr die Merkmale, Entdeckungen und Prinzipien der Erfindung beschrieben worden sind, auch die Weise, in der die verbesserte Vorrichtung und das Verfahren aufgebaut und eingesetzt werden, so wie die Kennzeichen des Aufbaus, der vorteilhaften, neuen und nützlichen Ergebnisse die erhalten wurden, werden die neuen und nützlichen Strukturen, Einrichtungen, Elemente, Anordnungen, Teile und Kombinationen, sowie Verfahrensstufen in den anhängenden Ansprüchen dargelegt.

Claims

1. Luftfeder (12), umfassend:

eine Endplatte (37) und ein Kolbenglied (38), die in einer generell axial beabstandeten Beziehung angeordnet sind, wenn sie in einer Ruheposition vorliegen, wobei die Endplatte (37) und das Kolbenglied (38) ausgelegt sind, an beabstandeten Teilen einer Vorrichtung befestigt zu werden und aufeinander zu, sowie voneinander weg beweglich sind, nachdem auf die Vorrichtung Stöße einwirken, und letztere diese absorbiert und die beabstandeten Teile der Vorrichtung in einer vorbestimmten beabstandeten Beziehung aufrechterhält, wenn sie in ihrer Ruheposition sind,

eine Strömungsmitteldruckkammer, die zwischen der Endplatte (37) und dem Kolbenglied (38) durch einen flexiblen elastomeren Balg (42) ausgebildet ist, der gegenüberliegende offene Enden besitzt, die abdichtend mit der genannten Endplatte und dem Kolbenglied verbunden sind, Höhenerfassungsmittel (48) die an der Endplatte (37) oder dem Kolbenglied (38) befestigt sind, um Veränderungen in der axialen Trennung von Endplatte und Kolbenglied festzustellen und ein Steuerungssignal ansprechend auf diese Veränderungen zu erzeugen, und eine Überwachungseinrichtung (50) in Strömungsmittelverbindung mit der Strömungsmitteldruckkammer (40), einschließlich einer Batterie (28), Schaltungen (33, 34) zum übertragen des Steuerungssignals vom Höhenerfassungsmittel (48) zu einer entfernten Stelle (54) außerhalb der Luftfeder (12), dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Sensor (29) zum Erfassen eines technischen Zustands der Luftfeder (12), der anders als seine Höhe ist, vorgesehen wird, und daß die elektronischen Schaltungsmittel (33, 34) ebenfalls den erfaßten Zustand übertragen.

2. Luftfeder (12) nach Anspruch 1, bei der die Überwachungseinrichtung (50) und das Höhenerfassungsmittel (48) jeweils Komponenten umfaßt, die auf der Endplatte (37) innerhalb der Druckkammer (40) befestigt sind.

3. Luftfeder (12) nach Anspruch 1, bei der die Überwachungseinrichtung (50) auf der Endplatte (37) außerhalb der Druckkammer (40) befestigt ist.

4. Luftfeder (12) nach Anspruch 1, ferner umfassend Datenspeichermittel, die Daten umfassen, welche sich auf die Luftfeder beziehen und mit der Überwachungs- und Speichereinrichtung (50) verbunden sind, wodurch die gespeicherten Daten durch die elektronischen Schaltungen (33, 34) zu einer entfernten Stelle (54) übertragen werden können.

5. Luftfeder (12) nach Anspruch 1, bei der das Steuerungssignal vom Höhenerfassungsmittel (48) historische Luftfederbetriebsdaten erzeugt, die durch die elektronischen Schaltungen (33, 34) zur anschließenden Übertragung durch die Schaltungen zur entfernten Stelle (54) gespeichert werden.

6. Aufhängungsanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Achse (2), mindestens ein Reifenpaar (22), die auf der Achse gelagert sind, und eine Luftfeder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5.

7. Aufhängungsanordnung (1) nach Anspruch 6, bei der eine zweite Überwachungseinrichtung (27), einschließlich einer Batterie (28) und elektronischen Schaltungen (33, 34) innerhalb eines unter Druck setzbaren Hohlraumes (30) einer der Reifen (22) befestigt ist, um Informationen zu erfassen, die sich auf einen Reifen beziehen, und zum Übertragen dieser Information zur Überwachungseinrichtung (50) innerhalb der Luftfeder (12), und wobei die elektronischen Schaltungen der Überwachungseinrichtung (50) die erfaßten Informationen vom Reifen (22) zu einer entfernten Stelle (54) übertragen.

8. Aufhängungsanordnung (1) nach Anspruch 6, bei der die zweite Überwachungseinrichtung (27) eine Datenspeichereinrichtung (31) umfaßt, die Identifikationsdaten umfaßt, die sich auf den einen Reifen beziehen, und bei der diese Identifikationsdaten zur Überwachungseinrichtung (50) innerhalb der Luftfeder (12) zur anschließenden Übertragung zur entfernten Stelle (54) übertragen werden.

9. Aufhängungsanordnung nach Anspruch 6, bei der jede der ersten und zweiten Überwachungseinrichtung eine Batterie (28), eine Antenne (36), einen Sensor (29) und eine elektronische Schaltung (33, 34) zum Übertragen der erfaßten Informationen enthält.

10. Anordnung nach Anspruch 6, bei der die zweite Überwachungseinrichtung an einem der Endglieder (37, 38) der Luftfeder (12) innerhalb der Druckkammer (40) befestigt ist.

11. Verfahren zum Übertragen gesammelter Daten von einer Luftfeder (12) zu einer entfernten Stelle (54), einschließlich folgender Stufen:

Versehen der Luftfeder (12) mit einer ersten Einrichtung (50), die das Sammeln der Daten vorsieht, die sich auf die Luftfeder beziehen, und die eine erste Antriebskraft (28) und erste elektronische Schaltungen (33, 34) zum Übertragen der gesammelten Daten umfaßt,

Anbringen der ersten Einrichtung an eine Endplatte der Luftfeder (12),

Erfassen eines technischen oder Betriebszustands der Luftfeder (12), und

Aktivieren der Antriebskraft und der elektronischen Schaltung und Übertragen der Daten von der Luftfeder (12) zu einer entfernten Stelle, Befestigen der Luftfeder angrenzend an einen Kraftfahrzeugreifen (22), der eine zweite Einrichtung (27) enthält, die einen technischen Zustand des Reifens erfaßt, und den erfaßten technischen Zustand des Reifens zur ersten Einrichtung (50) innerhalb der Luftfeder überträgt, und Rückübertragung des erfaßten technischen Zustands des Reifens zur entfernten Stelle durch die erste Einrichtung.

12. Verfahren nach Anspruch 11, einschließlich der Stufe des Versehens der zweiten Einrichtung (27) mit einer zweiten Antriebskraft (28), einer Antenne (36) und der zweiten elektronischen Schaltung (33, 34) zum Übertragen des erfaßten technischen Zustands zur ersten Einrichtung.

13. Verfahren nach Anspruch 11, einschließlich der Stufe des Versehens der Luftfeder (12) mit einem Höhensensor (48), der mit der ersten Einrichtung (50) verbunden wird und Daten vom Höhensensor zur ersten Einrichtung überträgt.

14. Verfahren nach Anspruch 11, einschließlich der Stufe des Befestigens der ersten Einrichtung (50) an einer inneren (49) oder äußeren (52) Fläche der Endplatte (37) der Luftfeder innerhalb einer Druckkammer (40) der Luftfeder.