DE102019200205B4

DE102019200205B4 - Schwingungsdämpfer mit einer Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE102019200205B4
Application number: DE102019200205.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schmitz; Andre Patzenhauer; Sven Kapell; Holger Beck; Stephan Kleba
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2019-01-10
Filing date: 2019-01-10
Publication date: 2022-08-18
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: DE102019200205A1

Abstract

Schwingungsdämpfer (1) mit einer Sensoranordnung (3), umfassend einen Zylinder (5) in dem eine Kolbenstange (7) eine axiale Hubbewegung ausführt, wobei die Kolbenstange (7) einen Kolben (9) trägt, der zusammen mit einem Bodenventilkörper (17) einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (13) begrenzt, wobei der Bodenventilkörper (17) ein Dämpfventil (19) für einen Dämpfmediumstrom zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (13) und einem weiteren Arbeitsraum (21) und ein sich öffnendes Rückschlagventil (23) für einen Dämpfmediumstrom zwischen dem weiteren Arbeitsraum (21) und dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (13) aufweist, wobei der Bodenventilkörper (17) eine Sensorstange (29) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass das der Bodenventilkörper (17) ausgehend von einer vertikalen Ausrichtung des Schwingungsdämpfers eine erste vertikale Ebene (33) für das Dämpfventil (19) und eine zweite horizontale Ebene (35) für das Rückschlagventil (23) aufweist, wobei sich Hauptachsen (37; 39) der beiden Ebenen (33; 35) schneiden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer Sensoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Aus der DE 34 06 875 A1 , 3 ist ein Schwingungsdämpfer mit einer Sensorreinrichtung bekannt. Die Sensoreinrichtung umfasst eine Messstange, die an einem Bodenventilkörper befestigt innerhalb eines Zylinderrohres befestigt ist. Für eine Positions- oder auch Geschwindigkeitsmessung wird eine hohle Kolbenstange verwendet, die die Messstange aufnimmt. Neben einem Rückschlagventil für einen Nachfluss aus einem Ausgleichsraum in einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum verfügt der Schwingungsdämpfer über ein verstellbares Dämpfventil. Das verstellbare Dämpfventil ist einer zum Bodenventil parallelen zweiten Ebene angeordnet und über einen Zwischenrohrkanal mit einem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum verbunden.
Die DE 34 06 875 A1 beschreibt die prinzipielle Möglichkeit der Befestigung einer Messstange an einem Bodenventil. Es sind keine Systemgrenzen zwischen verschiedenen Bauteilen dargestellt, so dass man einzelne Bauteile nicht erkennen kann. Wenn man jedoch Parameter aus der Praxis auf dieses Bauprinzip überträgt, dann wird deutlich, dass für dieses Bauprinzip ein großer Schwingungsdämpferdurchmesser benötigt wird.
Aus der DE 10 2006 006 286 A1 ist ein gattungsbildender Schwingungsdämpfer bekannt, dessen ringförmiges Bodenventil eine Durchgangsöffnung für eine Sensorstange aufweist. Ein Bodenventilkörper ist an den beiden gegenüberliegenden Deckseiten mit mindestens einer Ventilscheibe bestückt, so dass ein Dämpfventil und ein separates Rückschlagventil vorliegen. Axial unterhalb des Bodenventilkörpers erstreckt sich eine untere Ölkammer, die über radiale Öffnungen mit einem Ausgleichsraum verbunden ist. Die zusätzliche untere Ölkammer führt bezogen auf einen herkömmlichen Schwingungsdämpfer zu einem erheblichen Bauraumnachteil.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Schwingungsdämpfer mit einer Sensoreinrichtung innerhalb eines Zylinderrohres, der einen praxisgerechten Durchmesser und einfache Strömungswege aufweist.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bedingt durch die beiden Ebenen, die in der einfachsten Form in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, entsteht ein Freiraum, der für die Sensoreinrichtung nutzbar ist. Dort, wo bei einem an sich bekannten Bodenventil z. B. ein zentraler Niet für die Ventilbauteile verbaut ist, kann nun die Sensorstange verlaufen.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist der Bodenventilkörper als eine Hülse ausgeführt und durchgreift die Sensorstange die Hülse. Dadurch kann der zusätzliche Bauraum für die Sensoreinrichtung genutzt werden.
Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch wird der Bodenventilkörper von einem separaten Stützring im Schwingungsdämpfer gehalten. Verglichen mit einem an sich bekannten Bodenventilkörper liegt nun eine zweiteilige Bauform vor.
Dabei ist vorgesehen, dass der Bodenventilkörper eine Aufnahme für die Sensorstange bildet. Neben einem stangenförmigen Bauelement umfasst die Sensoreinrichtung ein Gehäuse, für das in der Aufnahme einen ausreichend großen Bauraum zur Verfügung steht.
Im Hinblick auf eine einfache Fixierung stützt sich die Sensorstange axial an dem Stützring ab.
Insgesamt wird die Sensorstange axial zwischen dem Bodenventilkörper und dem Stützring gehalten. Der Bodenventilkörper, die Sensorstange und der Stützring können außerhalb des Schwingungsdämpfers zu einer Einheit vormontiert werden.
Für einen ausreichend großen Durchtrittsquerschnitt weist das Rückschlagventil einen ringförmigen Ventilauslass auf. Dadurch kann man auf bewährte einfache ringförmige Ventilteile zurückgreifen.
Mindestens eine Ventilscheibe des Rückschlagventils stützt sich an einem Anschlag ab, der von dem Zylinder gebildet wird. Der Anschlag kann z. B. von einer einfachen Prägung oder auch einer Sicke gebildet werden.
Zum Ausgleich etwaiger Winkelfehler zwischen einer Hauptachse des Schwingungsdämpfers und einer Hauptachse der Sensorstange weist der Stützring in Richtung eines Bodes des Zylinders eine Schwenklagerkontur auf, die mit einer Lagerkontur des Bodens zusammenwirkt.
Optional weist der Stützring eine Abdichtung zu den Arbeitsräumen aufweist und verfügt über eine Durchgangsöffnung für eine Signalleitung. Dadurch verläuft ein Sensorkabel in einem trockenen Bereich des Schwingungsdämpfers.
Anhand der folgenden Figurenbeschreibung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Die einzige Figur zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 mit einer Sensoranordnung 3. In einem Zylinder 5 des Schwingungsdämpfers 1 führt eine Kolbenstange 7 mit einem daran befestigten Kolben 9 eine axiale Hubbewegung aus. Der Kolben 9, bestückt mit Dämpfventilen für beide Durchströmungsrichtungen, unterteilt den Zylinder 5 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 11; 13, die beide vollständig mit einem Dämpfmedium gefüllt sind. Eine Kolbenstangenführung 15 verschließt endseitig den kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 11. Hingegen wird der kolbenstangenferne Arbeitsraum 13 vom Kolben 9 und einem Bodenventilkörper 17 begrenzt.
Der Bodenventilkörper 17 umfasst ein Dämpfventil 19, das bei einer Strömung ausgehend vom kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 in einen weiteren Arbeitsraum 21, hier als Ausgleichsraum fungierend, eine Dämpfkraft erzeugt. Zusätzlich verfügt der Bodenventilkörper 17 über ein Rückschlagventil 23, das einem Dämpfmediumstrom ausgehend vom weiteren Arbeitsraum 21 in den kolbenstangenfernen Arbeitsraum 13 öffnet.
Der weitere Arbeitsraum 21 wird radial von dem Zylinder 5 und einem diesen einhüllenden Behälterrohr 25 begrenzt. Endseitig verschließt ein Behälterrohrboden 27 und wiederum die Kolbenstangenführung 15 den weiteren Arbeitsraum 21.
Die Sensoranordnung 3 wird von einer Sensorstange 29 gebildet, die sich von dem Bodenventilkörper in Richtung der Kolbenstange 7 erstreckt. In dieser Ausführungsform taucht die Sensorstange 29 in eine Sacklochöffnung 31 der Kolbenstange 7 ein, wobei über das Maß der axialen Überdeckung zwischen der Kolbenstange 7 und der Sensorstange 29 z. B. eine Kolbenstangenposition ableitbar ist.
Der Bodenventilkörper 17 verfügt über eine erste vertikale Ebene 33 für das Dämpfventil 19 und eine horizontale Ebene 35 für das Rückschlagventil 23. Die Begriffe horizontal und vertikal sind stets im Zusammenhang mit der Darstellung gemäß der Figur zu verstehen. Folglich schneiden sich Hauptachsen 37; 39 der beiden Ebenen 33; 35, wobei auch die Durchströmungsrichtungen jeweils parallel zu den Hauptachsen 37; 39 verlaufen. Das Rückschlagventil 23 verfügt über einen ringförmigen Ventilauslass 41. Dabei stützt sich mindestens eine Ventilscheibe 43 des Rückschlagventils an einem Anschlag 45 ab, der von dem Zylinder 5 gebildet wird. Gegebenenfalls kann zwischen der Ventilscheibe 43 und dem Anschlag 45 noch eine Schließfeder und eine Federstützscheibe angeordnet sein.
Eine Hülse bildet den Bodenventilkörper 17, so dass die Sensorstange 29 ausgehend von einem Sensorgehäuse 37 den Bodenventilkörper 17 durchgreift. Axial im Schwingungsdämpfer 1 gehalten wird der Bodenventilkörper 17 von einem separaten Stützring 49. Der Bodenventilkörper 17 bildet eine Aufnahme 51 für die Sensorstange 29, wobei sich die Sensorstange 29 über das Sensorgehäuse 47 axial an dem Stützring 49 abstützt. Der Bodenventilkörper 17 zentriert sich ebenfalls in dem topfförmigen Stützring 49, der einen Zentrierflansch 53 aufweist, der an einer Innenwandung 55 des Behälterrohres 25 anliegt. Ein ringförmiger Boden 57 des Stützrings 49 bildet eine Auflagefläche 59 für die Sensorstange 29 bzw. das Sensorgehäuse 47, die damit axial zwischen dem Bodenventilkörper 17 und dem Stützring 49 gehalten wird.
Der ringförmige Boden 57 weist in Richtung des Behälterrohrbodens 27 eine Schwenklagerkontur 61 auf, die hier beispielhaft als ein Kugelabschnitt dargestellt ist. Der Behälterrohrboden 27 verfügt über eine kompatible Lagerkontur 63, so dass der Stützring 49 zum Behälterrohrboden 27 eine kardanische Kippbewegung ausführen kann.
Eine Spannkette zwischen der Kolbenstangenführung 15, dem Zylinder 5 und dem Stützring 49 sowie dem Behälterrohrboden 27 verläuft parallel zum Sensorgehäuse 47, indem der Bodenventilkörper 17 stirnseitig auf dem Stützring 49 aufliegt. Nach der Montage ist die Kippbewegung der Sensorstange 29 blockiert.
Das Sensorgehäuse 47 ist durch eine stirnseitige Dichtung 65 zum Bodenventilkörper 17, einer Ringdichtung 67 zwischen dem Bodenventilkörper 17 und dem Stützring 49 sowie einer weiteren Ringdichtung 69 zwischen Stützring im Zentrierflansch des Stützrings und der Innenwandung 55 zumindest rückseitig frei von Dämpfmedium. Eine Signalleitung 71 kann über einen Radialkanal 73 im Behälterrohrboden 27 austreten, ohne dass ein Bauraumkonflikt mit einem behälterrohrseitigen Anschlussorgan 75 auftritt. Dafür durchgreift das Sensorgehäuse 47 eine Durchgangsöffnung 77 im ringförmigen Boden 57 des Stützrings 49.
Bei der Montage wird der Bodenventilkörper 17 mit der mindestens einen Ventilscheibe 43 versehen. Danach legt man die besagte Ventilfeder auf und spannt diese vor. Anschließend schiebt man diesen Zusammenbau in den Zylinder 5. Dann werden am Umfang des Zylinders 5 mehrere Anschläge 45 eingeprägt, an denen sich die Schließfeder abstützt. Danach fügt man die Sensorstange 29 mit dem Sensorgehäuse 47 in den Bodenventilkörper 17 ein. Der Stützring 49 hält das Sensorgehäuse 47 über eine Presspassung mit dem Bodenventilkörper 17 im Bereich der axialen Überdeckung. Danach wird das Behälterohr 25 samt Behälterrohrboden 27 aufgeschoben.
In einem weiteren Montageschritt wird die Kolbenstangenführung 15 auf die Kolbenstange 7 gefädelt. Diese Baugruppe wird in das Behälterrohr 25 eingeführt. Die Phase, bei der die Sensorstange 29 in die hohle Kolbenstange 27 eindringt, ist optisch nicht kontrollierbar. Aufgrund der kardanischen Lagerung des Stützrings 49 kann ein kleiner Winkelfehler zwischen der Kolbenstange 7 und der Sensorstange 29 kompensiert werden. Danach wird der Schwingungsdämpfer 1 mit Dämpfmedium gefüllt und die Kolbenstangenführung 15 am Behälterrohr 25 verschlossen und fixiert.
Bezugszeichenliste

1: Schwingungsdämpfer
3: Sensoranordnung
5: Zylinder
7: Kolbenstange
9: Kolben
11: kolbenstangenseitiger Arbeitsraum
13: kolbenstangenferner Arbeitsraum
15: Kolbenstangenführung
17: Bodenventilkörper
19: Dämpfventil
21: weiterer Arbeitsraum
23: Rückschlagventil
25: Behälterrohr
27: Behälterrohrboden
29: Sensorstange
31: Sacklochöffnung
33: 1. Ebene
35: 2. Ebene
37: Hauptachse
39: Hauptachse
41: Ventilauslass
43: Ventilscheibe
45: Anschlag
47: Sensorgehäuse
49: Stützring
51: Aufnahme
53: Zentrierflansch
55: Innenwandung
57: ringförmiger Boden
59: Auflagefläche
61: Schwenklagerkontur
63: Lagerkontur
65: stirnseitige Dichtung
67: Ringdichtung
69: Ringdichtung
71: Signalleitung
73: Radialkanal
75: Anschlussorgan
77: Durchgangsöffnung

Claims

Schwingungsdämpfer (1) mit einer Sensoranordnung (3), umfassend einen Zylinder (5) in dem eine Kolbenstange (7) eine axiale Hubbewegung ausführt, wobei die Kolbenstange (7) einen Kolben (9) trägt, der zusammen mit einem Bodenventilkörper (17) einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum (13) begrenzt, wobei der Bodenventilkörper (17) ein Dämpfventil (19) für einen Dämpfmediumstrom zwischen dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (13) und einem weiteren Arbeitsraum (21) und ein sich öffnendes Rückschlagventil (23) für einen Dämpfmediumstrom zwischen dem weiteren Arbeitsraum (21) und dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum (13) aufweist, wobei der Bodenventilkörper (17) eine Sensorstange (29) trägt, dadurch gekennzeichnet, dass das der Bodenventilkörper (17) ausgehend von einer vertikalen Ausrichtung des Schwingungsdämpfers eine erste vertikale Ebene (33) für das Dämpfventil (19) und eine zweite horizontale Ebene (35) für das Rückschlagventil (23) aufweist, wobei sich Hauptachsen (37; 39) der beiden Ebenen (33; 35) schneiden.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenventilkörper (17) als eine Hülse ausgeführt ist und die Sensorstange (29) die Hülse (17) durchgreift.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenventilkörper (17) von einem separaten Stützring (49) im Schwingungsdämpfer (1) gehalten wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bodenventilkörper (17) eine Aufnahme (51) für die Sensorstange (29) bildet.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sensorstange (29) axial an dem Stützring (49) abstützt.
Schwingungsdämpfer nach den Ansprüchen 2 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorstange (29) axial zwischen dem Bodenventilkörper (17) und dem Stützring (49) gehalten wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (23) einen ringförmigen Ventilauslass (41) aufweist.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich mindestens eine Ventilscheibe (43) des Rückschlagventils (23) an einem Anschlag (45) abstützt, der von dem Zylinder (5) gebildet wird.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 5, dass der Stützring (49) in Richtung eines Bodens (57) des Zylinders eine Schwenklagerkontur (61) aufweist, die mit einer Lagerkontur (63) des Bodens (57) zusammenwirkt.
Schwingungsdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützring (49) eine Abdichtung (71; 73; 75) zu den Arbeitsräumen aufweist und über eine Durchgangsöffnung (77) für eine Signalleitung (71) verfügt.