Schwingungsdämpfer mit einer Sensoreinrichtung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit einer Sensoreinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 .

Bei vielen Anwendungen im Zusammenhang mit einem Schwingungsdämpfer wird eine Sensoreinrichtung eingesetzt, um einen Bewegungsparameter, z. B. die Einfederungsposition, die Kolbenstangengeschwindigkeit oder auch die Radbeschleunigung zu erfassen . Dabei dient der Schwingungsdämpfer als Träger für die Sensoreinrichtung. Eine Komponente der Sensoreinrichtung ist an einem kolbenstangenseitigen Bauteil und eine Komponente ist an einem zylinderseitigen Bauteil. Unabhängig von der konkreten Bauform der Sensoreinrichtung ist mindestens eine Komponente so lang ausgeführt wie der Hub der Kolbenstange. Beispielhaft wird auf die DE 34 30 045 verwiesen . Alternativ ist z. B. noch die US 5 451 870 zu nennen .

Die axiale Länge der Sensoreinrichtung bestimmt ganz wesentlich den Preis. Des Weiteren ist damit ein Bauraumnachteil verbunden . Bei Niveauregelanlagen ist es bereits bekannt, dass man nur einen Ausschnitt des Kolbenstangenhubs erfasst. Eine Kolbenstangenposition außerhalb des Hubbereichs wird einfach als besonders weit ein- oder besonders weit ausgefahrene Kolbenstange bestimmt. Die exakte Position ist nicht wichtig, da bei einer Niveauregulierung durch Zu- oder Abfuhr von Betriebsmedium wieder der sensierte Bereich des Kolbenstangenhubs erreicht wird. Diese Lösung ist zwar kostengünstiger als die vollständige Sensierung des Kolbenstangenhubs, jedoch qualitativ nicht vergleichbar. Bei einer Anwendung der Sensoreinrichtung bei einem verstellbaren Schwingungsdämpfer ohne eine Niveauregelfunktion ist der gesamte Hubbereich des Schwingungsdämpfers für eine sinnvolle Verstellfunktion zu erfassen .

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit einer einfachen und kostengünstigen Sensoreinrichtung einen möglichst großen Hubbereich der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers erfassen zu können .

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Schwimmkörper auf einer Dämpfmediumoberfläche schwimmt und der Schwimmkörper die Sensorkomponente darstellt, die eine Bewegung synchron zur Kolbenstange ausführt.

Der Dämpfmediumspiegel z. B. im Ausgleichsraum verändert sich in Abhängigkeit des im Arbeitsraum befindlichen Volumens der Kolbenstange. Über diesen funktionalen Zusammenhang kann die Position der Kolbenstange eindeutig erfasst werden. Der axiale Verschiebeweg des Schwimmkörpers ist deutlich kürzer als der Verschiebeweg des Kolbens. Der Verschiebeweg des Schwimmkörpers bestimmt sich aus dem Durchmesserverhältnis Kolbenstange/ Ausgleichsraum . Je größer der Durchmesser des Ausgleichsraums und je kleiner der Durchmesser der Kolbenstange, umso kürzer ist der Verschiebeweg des Schwimmkörpers und desto kürzer kann die die Kolbenstangenbewegung erfassende Sensorkomponente ausgeführt sein . Der Schwimmkörper muss nicht vollständig auf einem Dämpfmediumspiegel aufliegen, sondern kann auch teilweise eingetaucht sein .

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, dass sich der Schwimmkörper an einer Wandung des Ausgleichsraums zur zylinderseitigen Sensorkomponente ausrichtet. Mit dieser Maßnahme wird ein konstantes Signal bezogen auf eine Schwimmkörperstellung erreicht.

Um den Bauaufwand für die Sensoreinrichtung möglichst gering zu halten, ist der Schwimmkörper als axial beweglicher Trennkolben zu einem Arbeitsraum des Zylinders ausgeführt. Der Schwimmkörper bzw. der Trennkolben kann bei einem Schwingungsdämpfer der Einrohrbauform oder Zweirohrbauform eingesetzt werden .

Gemäß einem vorteilhaften Unteranspruch weist der Schwimmkörper eine elektrisch oder magnetisch leitfähige Applikation auf. Vielfach werden Schwimmkörperr als Kunststoffbauteil ausgeführt. Um diese vorteilhafte Bauform beibehalten zu können, wird einfach ein zusätzliches Element hinzugefügt, das die notwendige technische Eigenschaft erfüllt.

Eine besonders großserientaugliche Lösung für eine leitfähige Applikation wird dadurch erreicht, dass der Schwimmkörper zumindest teilweise eine Beschichtung aufweist. Es ist vorgesehen, dass die zylinderseitige Komponente der Sensoreinrichtung außenseitig am Zylinder befestigt ist. Man benötigt keine Kabelführung in den Zylinder des Schwingungsdämpfers.

Anhand der folgenden Figurenbeschreibung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig . 1 - 3 Schwingungsdämpfer nach dem Einrohrprinzip mit einer

Sensoreinrichtung

Fig . 4 Schwingungsdämpfer nach dem Zweirohrprinzip mit einer

Sensoreinrichtung

Die Zusammenschau der Figuren 1 bis 3 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Schwingungsdämpfers 1 nach dem Einrohrprinzip. Einrohrprinzip bedeutet, dass ein einziger Zylinder 3 zur Anwendung kommt, dessen Außenwandung die äußere Oberfläche des Schwingungsdämpfers 1 darstellt. In dem Zylinder 3 ist eine axial bewegliche Kolbenstange 5 angeordnet, die einen Kolben 7 trägt, der mit nicht dargestellten Dämpfventilen zur Bedämpfung einer Ein- und Ausfahrbewegung der Kolbenstange bestückt ist und den Zylinder 3 in einen kolbenstangenseitigen und einen kolbenstangenfernen Arbeitsraum 9;1 1 unterteilt. Der gesamte Zylinder 3 ist mit einem inkompressiblen Dämpfmedium gefüllt.

Axial in Reihe oder in diesem Fall am kolbenstangenfernen Arbeitsraum 1 1 angeschlossen dient ein Ausgleichsraum 1 3 dazu, das durch die Kolbenstangenbewegung verdrängte Volumen aufzunehmen . Der Ausgleichsraum 1 3 ist in einem Speichergehäuse 1 5 ausgeführt, in dem ein Schwimmkörper 1 7 angeordnet ist, der auf einem Dämpfmediumspiegel 1 9schwimmt. Zwischen dem Schwimmkörper 1 7 und einem Deckel 21 des Speichergehäuses liegt ein Druckgaspolster 23 vor. Ersatzweise kann eine mechanische Feder verwendet werden, die den Schwimmkörper auf dem Dämpfmediumspiegel vorspannt. Bei einem klassischen Einrohrschwingungsdämpfer bildet der Zylinder 3 auch das Speichergehäuse.

Der Schwimmkörper 1 7 ist als Trennkörper ausgeführt und erstreckt sich über den gesamten Querschnitt des Speichergehäuses 1 5. Folglich positioniert sich der Trennkörper 1 7 an der Wandung des Ausgleichsraums 1 3 bzw. des Speichergehäuses 1 5.

Der Schwimmkörper 1 7 verfügt über eine Applikation 25, die aus einem elektrisch oder magnetisch leitfähigen Werkstoff besteht und bildet damit eine erste Komponente einer Sensoreinrichtung 27, die eine axiale Bewegung synchron zur Kolbenstange ausführt. Bevorzugt ist die Applikation 25 am Schwimmkörper 1 7 als eine partielle Beschichtung ausgeführt.

Außenseitig am Speichergehäuse 1 5 oder als Teil des Zylinders ist eine zylinderseitige Komponente 29 der Sensoreinrichtung 27 angeordnet. Je nach axialer Position des Trennkolbens 1 7 zur zylinderseitigen Komponente 29, die z. B. von einer Platine mit mehreren Spulen gemäß der EP 1 672 323 A1 gebildet werden kann, steht ein Signal zur Verfügung, das zur Bestimmung der Absolutposition, der Kolbenstangenbewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung auswertbar ist.

Wie bereits beschrieben, nimmt der Ausgleichsraum 1 3 das von der Kolbenstange 5 verdrängte Dämpfmediumvolumen auf. Die Figuren 1 - 3 zeigen, dass der Ausgleichsraum 1 3 einen deutlich größeren Querschnitt aufweist als die Kolbenstange 5. Wenn der Durchmesser des Ausgleichsraums 1 3 beispielsweise doppelt so groß ist wie der Durchmesser der Kolbenstange 5, dann ist der Verschiebeweg des Trennkolbens 1 7um den Faktor 4 kleiner als der synchrone Verschiebeweg der Kolbenstange 5. Über dieses Verhältnis kann die zylinderseitige Sensorkomponente 29 deutlich kürzer und damit kostengünstiger gehalten werden als die aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen .

Die Figur 4 zeigt einen Schwingungsdämpfer 1 nach dem Zweirohrprinzip. Dabei wird der Zylinder 3 von einem äußeren Behälterrohr 31 zumindest teilweise eingehüllt, wobei der dadurch gebildete Ringraum als Ausgleichsraum 1 3 fungiert, der teilweise mit Dämpfmedium gefüllt ist. Auf dem Dämpfmediumspiegel 1 9 schwimmt ein ringförmiger Schwimmkörper 1 7, der keinerlei Dichtfunktion ausführen muss. Auch bei dieser Schwingungsdämpferbauform ändert sich die Niveaulage des Dämpfmediumspiegels exakt in Abhängigkeit des von der Kolbenstange 5 verdrängten Dämpfmediumvolumens. D. h. bei tief in den Zylinder 3 eingefahrener Kolbenstange 5 steigt der Dämpfmediumspiegel und bei ausfahrender Kolbenstange 5 sinkt der Dämpfmediumspiegel 1 9. Diese Bewegung wird von dem Schwimmkörper 1 7 auf die zylinderseitige Komponente der Sensoreinrichtung 27 übertragen . Bezuqszeichenliste Schwingungsdämpfer

Zylinder

Kolbenstange

Kolben

kolbenstangenseitiger Arbeitsraum

kolbenstangenferner Arbeitsraum

Ausgleichsraum

Speichergehäuse

Schwimmkörper

Dämpfmediumspiegel

Deckel

Druckgaspolster

Applikation

Sensoreinrichtung

zylinderseitige Komponente der Sensoreinrichtung Behälterrohr