DE10026563A1 - Luftfederelement für Fahrzeuge - Google Patents

Abstract

Es wird für ein Luftfederelement, insbesondere ein Luftfederbein, eine Einrichtung zur Anhebung der Temperatur im Federbalgbereich vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Luftfederelement für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Luftfederungen finden für Fahrzeuge eine zunehmende Verbreitung und es kommen mit Luftfederungen ausgerüstete Fahrzeuge welt­ weit und damit auch in; extrem kalten Klimazonen in Einsatz. Einschränkungen vor allem im Hinblick auf die Einsatzbereit­ schaft, aber auch hinsichtlich der Systemfunktionen werden aber nur unter extremsten Bedingungen akzeptiert und dies bei zuneh­ mend verfeinerter Funktionalität der Luftfederelemente, wie sie beispielsweise in einem Luftfederbein für Personenkraftwagen erkennbar wird, das im Oberbegriff des Anspruches berücksich­ tigt ist, siehe hierzu Sonderausgabe der Zeitschriften ATZ und MTZ, Sonderheft "Die neue S-Klasse", Erscheinungstermin: Okto­ ber 1998, Seite 158.

In Verbindung mit einem sehr hohen Anspruchkomfort bei kleinem Bauvolumen ergeben sich bei derartigen Luftfederelementen sehr enge Radien der Rollbalgfalten bei langen Rollwegen, und da­ durch bedingt finden dünnwandige und empfindliche Balgmateria­ lien Verwendung, an die höchste Qualitätsansprüche gestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Funktionalitä­ ten auch bei extremen Tiefsttemperaturen bis weit unter -40° sicherzustellen.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Luftfederelement der eingangs genannten Art dadurch erreicht, dass diesem eine die Federbalgtemperatur beeinflussende Heizeinrichtung zugeordnet wird. In ihrer Funktion kann die Heizeinrichtung auf den Stand­ betrieb eingeschränkt sein oder auch umgebungstemperaturabhän­ gig und/oder in Abhängigkeit von der Temperatur des Luftvolu­ mens arbeiten, so dass für den Luftfederbalg, insbesondere den als Rollbalg ausgebildeten Luftfederbalg Arbeitsverhältnisse gewährleistet werden, in denen dessen Funktionalität sowie auch in dessen langzeitige Arbeitsfähigkeit gesichert sind.

Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, in Abhängigkeit von der­ artigen Extrembedingungen und/oder bei im Hinblick auf besonde­ re Einsatzbedingungen konzipierten Fahrzeugen das Luftfederele­ ment in seinem Federweg zu beschränken oder gar zu blockieren, und diese Beschränkung oder Blockierung erst aufzugeben, wenn fahrbetriebsbedingt, oder durch Aufheizung die Arbeitsfähigkeit gewährleistende Verhältnisse erreicht sind.

Die Heizeinrichtung kann im Rahmen der Erfindung dem Luftfeder­ volumen zugeordnet sein, so beispielsweise durch eine im Luft­ federvolumen liegende Heizwendel gebildet sein, oder auch so gestaltet sein, dass das Luftfedervolumen von einer entspre­ chenden Heizleitung oder dergleichen durchsetzt wird.

Desweiteren ist es im Rahmen der Erfindung möglich, die Heiz­ einrichtung der Begrenzung des Luftfedervolumens zuzuordnen, sei es durch Integration in den oder durch Zuordnung zum Luft­ federbalg, sei es durch Integration in die oder durch Zuordnung zur Innen- und/oder Aussenführung des Luftfederbalges.

Bei der Integration können entsprechende Heizfäden oder der­ gleichen in den Luftfederbalg und/oder in die Innen- und/oder Außenführung eingebettet sein. Wird die Heizeinrichtung der In­ nen- und/oder Außenseite, insbesondere der Innen- und/oder Außenführung zugeordnet, so kann die Heizeinrichtung als Heizmat­ te ausgebildet sein, wobei es sich bei Zuordnung zur Außenseite der jeweiligen Innen- oder Außenführung als zweckmäßig erweist, diese über eine Isolierung abzudecken. Eine Isolierung gegen die Umgebung kann auch unabhängig von der Beheizung zweckmäßig sein.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung mit weiteren Einzelheiten anhand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele nä­ her erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Luftfederbein als erfindungsgemäßes Luft­ federelement, wobei verschiedene Anordnungs­ möglichkeiten für eine Heizeinrichtung schema­ tisiert angedeutet sind, und

Fig. 2 und 3 mögliche Heizleiteranordnungen, sei es für die in den Luftfederbalg integrierte Heizeinrich­ tung, sei es für dem Luftfederbalg zugeordnete Heizeinrichtungen, wie beispielsweise Heizmat­ ten.

Die Schemadarstellung gemäß Fig. 1 zeigt ein Luftfederelement für Fahrzeuge in der Ausbildung als Luftfederbein 1 in einer Lage, wie sie der üblichen Einbaulage in einem Fahrzeug zwi­ schen der Radführung einerseits und dem Aufbau andererseits entspricht. Die Erfindung ist aber nicht auf derartige, hier zur Erläuterung gewählte Ausführungsformen beschränkt, sondern auch für Luftfederungen bzw. andere Luftfederbeine mit Vorteil nutzbar.

Die aufbauseitige Abstützung - gegenüber dem Aufbau des hier nicht dargestellten Fahrzeuges - erfolgt über einen oberen Ge­ häuseteil 2, der über nicht näher dargestellte, übliche Schraubverbindungen mit dem Aufbau verbunden ist, wie bei 3 an­ gedeutet. Die radseitige Anlenkung des Luftfederbeins 1 erfolgt in üblicher Weise über das Auge 4 des Teleskopstoßdämpfers 5, der seinerseits über seine Kolbenstange 6 elastisch gegen den oberen Gehäuseteil 2, und damit gegen den nicht dargestellten Aufbau des Fahrzeuges abgestützt ist.

Mit dem Zylinder 7 des Teleskopstoßdämpfers 5 ist, wie veran­ schaulicht, elastisch-kardanisch der untere Gehäuseteil 8 des Luftfederbeines 1 verbunden, wobei oberer Gehäuseteil 2 und un­ terer Gehäuseteil 8 sich gegeneinander erstrecken und einander überlappen, und zwar bei das untere, im Überlappungsbereich in­ nere Gehäuseteil 8 übergreifendem oberen, im Überlappungsbe­ reich äusseren Gehäuseteil 2. Die beiden einander überlappenden Gehäusebereiche sind mit 2a und 8a bezeichnet und begrenzen ei­ nen Ringraum 9, der vom als Rollbalg ausgebildeten Luftfeder­ balg 10 überdeckt ist. Hierbei liegt innerhalb des Überde­ ckungsbereiches der Gehäuseteile 2, 3, der durch die Gehäusebe­ reiche 2a und 8a bestimmt ist, die den Luftfederbalg 10 nach unten abschliessende Rollbalgfalte 13, und es sind die nach o­ ben sich erstreckenden Balgschleifen, von denen die äussere Balgschleife mit 11 und die innere Balgschleife mit 12 bezeich­ net sind, gegenüber dem Gehäuseteil 2 und gegenüber dem Gehäu­ seteil 8 festgelegt.

Entsprechend der verhältnismäßig geringen Breite des Ringraumes 9 ergibt sich für die Rollbalgfalte 13 eine starke Krümmung, wobei aufgrund der großen Federwege zusätzlich noch große Roll­ wege gegeben sind.

Um die dadurch bedingten Belastungen bei der im Hinblick auf die geometrischen Gegebenheiten und das Ansprechverhalten des Luftfederbeines 1 erforderlichen Flexibilität des Federbalges 10 auch unter Extrembedingungen zu gewährleisten, sind im Aus­ führungsbeispiel diverse Heizeinrichtungen vorgesehen, durch die, falls unter extremsten Bedingungen erforderlich, die Tem­ peratur des Luftvolumens 14 bzw. die Temperatur für den Luftfederbalg 10 auf ein Maß angehoben werden kann, das die notwendi­ ge Flexibilität des Balges 10 auch unter extremsten Bedingungen gewährleistet.

Im Rahmen der Erfindung können diese Heizeinrichtungen, wie bei 15 und 16 angedeutet, durch bevorzugt im Überlappungsbereich den Gehäuseteilen 2 bzw. 8 zugeordnete Heizelemente gebildet sein, wobei das dem äußeren Gehäuseteil 2 zugeordnete Heizele­ ment mit 15 und das dem inneren Gehäuseteil 8 zugeordnete Heiz­ element mit 16 bezeichnet ist.

Die Heizelemente 15 und 16 können auf die jeweiligen Gehäuse­ teile auf der vom Balg 10 abgewandten Seite, hier jeweils als außenseitig bezeichnet, aufgebracht und durch Heizmatten oder dergleichen gebildet sein. Desweiteren ist es auch möglich, die entsprechenden Heizelemente in die jeweiligen Gehäuseteile in deren Überlappungsbereichen 2a und 8a zu integrieren, also bei­ spielsweise entsprechende Heizkanäle in den Gehäuseteilen selbst vorzusehen.

Als weiteres Heizelement 17 ist ein nach Art eines Tauchsieders arbeitendes Heizelement veranschaulicht, über das das Luftvolu­ men 14 in der Temperatur angehoben werden kann, so dass sich für den Balg 10 geeignete Arbeitstemperaturen erreichen lassen, wobei hierfür zusätzlich eine Isolierung der Gehäuseteile in den für die Wärmeabfuhr aus dem Luftvolumen 14 in Frage kommen­ den Bereichen, insbesondere im Überlappungsbereich, in dem der Luftfederbalg 10 liegt, vorgesehen werden kann. Das Heizelement 17, veranschaulicht durch eine Heizwendel, liegt im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel in dem vom äußeren Gehäuseteil 2 um­ schlossenen, karosserienahen Bereich, und es sind symbolisch entsprechende, mit plus (+) und minus (-) bezeichnete Heizan­ schlüsse veranschaulicht. Selbstverständlich kann das Heizele­ ment 17 auch in Form einer gewendelten Schleife ausgebildet sein, die nicht wie dargestellt, als Spirale in einer Ebene liegt, sondern als Wendel eine axiale Erstreckung innerhalb des Gehäuseteiles 2 aufweist und so einen größeren Teil des Luftvo­ lumens 14 unmittelbar erreicht.

Neben den bereits angesprochenen Möglichkeiten kann im Rahmen der Erfindung die Beheizung des Rollbalges auch unmittelbar er­ folgen, wobei diesbezügliche Ausgestaltungen des Rollbalges in den Fig. 2 und 3 stark schematisiert für einen Ausschnitt aus dem jeweiligen Rollbalg gezeigt sind.

In der Darstellung gemäß Fig. 2 ist der gezeigte Rollbalgaus­ schnitt mit 18 bezeichnet und weist im wesentlichen diagonal zueinander verlaufende Fäden 19 und 20 auf, also Fäden 19, 20 in Kreuzlage, wobei zwischen den Fäden der einen Fadengruppe, hier der Fadengruppe 19 zusätzliche Heizleiter 21 verlaufen.

In der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 ist der Rollbalgausschnitt mit 22 bezeichnet und weist in Längsrichtung verlaufende Ver­ stärkungsfäden 23 auf, die im wesentlichen senkrecht zur Roll­ balgfalte verlaufen und zwischen denen Heizleiter 24 angeordnet sind.

Eine derartige Heizeinrichtung kann an den Betrieb des Fahrzeu­ ges gebunden sein, und/oder in Verbindung mit einer ohnehin vorgesehenen Aufheizung des Fahrzeuges, bzw. von Funktionstei­ len des Fahrzeuges wie dem Motor, im Standbetrieb betrieben werden. So ist beispielsweise in Verbindung mit der Vorwärmung von Motoren für Kraftfahrzeuge über an das Stromversorgungsnetz angeschlossene Blockheizgeräte auch der Betrieb der Heizein­ richtung für das Luftfederelement vorteilhaft.

Je nach Wahl und Ausgestaltung des jeweiligen Heizelementes kann dieses auch im Wege der Nachrüstung - auch im Wege der Nachrüstung innerhalb der Produktion - als Zusatzteil zu einem herkömmlichen serienüblichen Luftfederbein genutzt werden.

Claims (20)

1. Luftfederelement für Fahrzeuge mit einem teilweise durch ei­ nen Luftfederbalg begrenzten Luftvolumen, insbesondere Luftfe­ derbein für Kraftfahrzeuge mit einem zwischen einer Innen- und einer Außenführung abrollenden Luftfederbalg, dadurch gekennzeichnet, dass dem Luftfederelement (Luftfederbein 1) eine die Feder­ balgtemperatur beeinflussende Heizeinrichtung (Heizelemente 15 bis 17, Heizleiter 21, 24) zugeordnet ist.

2. Luftfederelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine das Luftvolumen (14) aufheizende Heizeinrichtung (Heizelement 17) vorgesehen ist.

3. Luftfederelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelement 17) im Luftfedervolumen (14) angeordnet ist.

4. Luftfederelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung durch eine im Luftfedervolumen (14) liegende Heizwendel gebildet ist.

5. Luftfederelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (17) als elektrische Heizeinheit in Tauchsiederform ausgebildet ist.

6. Luftfederelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung durch eine das Luftfedervolumen (14) durchsetzende Heizleitung gebildet ist.

7. Luftfederelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelemente 15, 16) der Begrenzung des Luftfedervolumens (14) zugeordnet ist.

8. Luftfederelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung dem Luftfederbalg zugeordnet ist.

9. Luftfederelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizleiter 21, 24) in den Luftfeder­ balg integriert ist.

10. Luftfederelement nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung durch Heizleiter (21, 24) gebildet ist.

11. Luftfederelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiter (24) in Hubrichtung des Luftfederbeines (1) verlaufen.

12. Luftfederelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiter (21) quer, insbesondere schräg zur Hub­ richtung des Luftfederbeines (1) verlaufen.

13. Luftfederelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (Heizelement 15, 16) der Innen- und/oder Außenführung des Luftfederbalges (10) zugeordnet ist.

14. Luftfederelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung an der Innen- und/oder Außenführung des Luftfederbalges vorgesehen ist.

15. Luftfederelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung durch eine an der Innen- und/oder Au­ ßenführung vorgesehene Heizmatte gebildet ist.

16. Luftfederelement nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung in die Innen- und/oder Außenführung integriert ist.

17. Luftfederelement, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfederelement mit einer temperaturabhängig arbei­ tenden Federwegbegrenzung versehen ist.

18. Luftfederelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftfederlement mit einer in Abhängigkeit von der Au­ ßentemperatur arbeitenden Federwegbegrenzung versehen ist.

19. Luftfederelement nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Federwegbegrenzung die Feder in einer vorgegebenen Lage, insbesondere in der Konstruktionslage blockiert.

20. Luftfederelement nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, . dass die Federwegbegrenzung den Federweg auf einen Bereich um eine vorgegebene Lage, insbesondere um die Konstruktionslage begrenzt.