DE102007033852B3

DE102007033852B3 - Fluidischer Stoßdämpfer

Info

Publication number: DE102007033852B3
Application number: DE102007033852A
Authority: DE
Inventors: Daniel Wibbing; Daniel Dr. Warkentin
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2027-07-21

Abstract

Es wird ein fluidischer Stoßdämpfer vorgeschlagen, der einen an einer Stoßstange (12) angebrachten Verdrängerkolben (7) aufweist, welcher zwei über einen Drosselkanal (8) miteinander kommunizierende Arbeitskammern (15, 16) voneinander abteilt. Die die Stoßstange (12) umschließende vordere Arbeitskammer (16) ist von einem federbelasteten Rückstellkolben (22) beaufschlagt, der im unbetätigten Zustand des Stoßdämpfers eine Grundstellung einnimmt und hierbei durch Beaufschlagung des Dämpfungsfluides den Verdrängerkolben in einer Ausgangsstellung hält. Um ein baldiges Versagen des Stoßdämpfers vorhersehen zu können, sind Detektionsmittel (37) vorhanden, die detektieren, wenn der Rückstellkolben (22) in der einen und/oder in der anderen axialen Richtung bis zu einer vorgegebenen Grenzposition aus der Grundstellung ausgelenkt wird. Das Erreichen einer Grenzposition ist ein Anzeichen dafür, dass sich das Füllvolumen des Dämpfungsfluides zu stark verringert oder vergrößert hat.

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidischen Stoßdämpfer, mit einem in einem Stoßdämpfergehäuse verschiebbar aufgenommenen Verdrängerkolben, von dem einseitig eine aus dem Stoßdämpfergehäuse herausragende Stoßstange wegragt und der zwei über mindestens einen Drosselkanal miteinander kommunizierende, mit einem Dämpfungsfluid gefüllte Arbeitskammern voneinander abteilt, von denen die die Stoßstange umschließende vordere Arbeitskammer an ihrer dem Verdrängerkolben entgegengesetzten Vorderseite von einem die Stoßstange axial verschieblich umschließenden ringförmigen Rückstellkolben begrenzt ist, der durch Rückstell-Federmittel in Richtung des Verdrängerkolbens beaufschlagt ist, um diesen unter Vermittlung des eingeschlossenen Dämpfungsfluides in eine Ausgangsstellung mit maximal ausgefahrener Stoßstange vorzuspannen, wobei der Rückstellkolben eine Grundstellung einnimmt, wenn sich der Verdrängerkolben in seiner Ausgangsstellung befindet.
Ein fluidischer Stoßdämpfer dieser Art, vorzugsweise als hydraulischer Stoßdämpfer ausgebildet, geht aus der EP 1 081 408 B1 wie auch aus der EP 0 386 433 B1 hervor. Er wird insbesondere eingesetzt, um eine bewegte Komponente sanft abzubremsen, wenn diese sich in ihre Endlage bewegt. Häufige Anwendungsfälle sind die Endlagendämpfung der Abtriebsteile von fluidisch betätigten Linearantrieben.
Wenn die abzubremsende Komponente auf die Stoßstange des Stoßdämpfers auftrifft, verlagert sich die Stoßstange in das Stoßdämpfergehäuse hinein und nimmt den Verdrängerkolben mit. Letzterer verdrängt hierbei über einen Drosselkanal ein Dämpfungsfluid aus einer rückseitigen Arbeitskammer größeren Querschnittes in die dem Verdrängerkolben vorgelagerte ringförmige vordere Arbeitskammer kleineren Querschnittes. Bedingt durch die unterschiedlichen Querschnitte wird hierbei der Rückstellkolben unter Komprimierung der Rückstell-Federmittel nach vorne verlagert. Hebt die abgebremste Komponente anschließend wieder von der Stoßstange ab, drückt der federbelastete Rückstellkolben das Dämpfungsfluid in die hintere Arbeitskammer zurück und schiebt dadurch den Verdrängerkolben wieder nach vorne in die ursprüngliche Ausgangsposition.
Auf Grund von Leckage kann sich das eingeschlossene Fluidvolumen im Laufe der Zeit verringern. Dies führt dann unter Umständen dazu, dass die Kraft der Rückstell-Federmittel nicht mehr ausreicht, um den Verdrängerkolben in die Ausgangsstellung zurückzudrücken. Die Folge ist ein geringerer Dämpfungshub mit erhöhter Auftreffkraft, Geschwindigkeit und Beschleunigung bei Erreichen der Endlage.
Vor allem bei hydraulischen Stoßdämpfern kann sich das Volumen des eingeschlossenen Fluides mit der Zeit auch vergrößern, beispielsweise bedingt durch Flüssigkeitseintrag, insbesondere Kondensat, von außen. Dies führt zu einer verstärkten Kompression der Rückstell-Federmittel schon vor der Betätigung des Stoßdämpfers, so dass dem Verdrängerkolben nicht mehr der maximal mögliche Dämpfungshub zur Verfügung steht. Im Extremfall kann der Stoßdämpfer sogar blockieren.
All diese Funktionsbeeinträchtigungen bleiben in der Regel zunächst unbemerkt und können daher nicht unerhebliche Folgeschäden hervorrufen.
In der DE 199 15 260 A1 wurde in Verbindung mit der Endlagendämpfung eines Linearantriebes bereits vorgeschlagen, zur Überwachung einen Sensor zu installieren, über den eine Kennzahl für eine Auftreffgeschwindigkeit der abzubremsenden Komponente erfassbar ist. Dies bedingt allerdings einen nicht unerheblichen rechentechnischen Aufwand.
Die DE 197 40 990 A1 offenbart einen fluidischen Stoßdämpfer, der mit einem Näherungssensor zur Detektion des eingefahrenen Zustandes der Sensorstange ausgestattet ist. Dadurch kann ein elektrisches Signal erzeugt werden, mit dem sich weitere Funktionen in einer elektronischen Steuerung aktivieren lassen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, Maßnahmen vorzusehen, mit denen sich auf einfache Weise Funktionsbeeinträchtigungen eines fluidischen Stoßdämpfers feststellen lassen.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Stoßdämpfer mit Detektionsmittels ausgestattet, die in der Lage sind, zu detektieren, wenn der Rückstellkolben während des Betriebes des Stoßdämpfers in der einen und/oder in der anderen axialen Richtung mindestens bis zu einer vorgegebenen Grenzposition aus der Grundstellung ausgelenkt wird.
Bei ordnungsgemäßem Zustand des Stoßdämpfers nimmt der Rückstellkolben eine Grundstellung ein, wenn sich der Verdrängerkolben in seiner Ausgangsstellung befindet. Zunehmende Leckage führt nun dazu, dass sich das Fluidvolumen verringert und der Rückstellkolben ausgehend von seiner Grundstellung nach und nach nach hinten wandert. Er nimmt dann im unbetätigten Zustand des Stoßdämpfers eine Axialposition ein, die bezüglich der ursprünglichen Grundstellung nach hinten verschoben ist. Durch geeignete Detektionsmittel kann erfindungsgemäß detektiert werden, wenn sich der Rückstellkolben bei dieser Wanderung bis zu einer vorgegebenen Grenzposition verlagert hat, was als Kriterium für einen erforderlichen Austausch des Stoßdämpfers herangezogen werden kann. Die Grenzposition wird so gewählt, dass bis dahin ein weitestgehend ordnungsgemäßer Betrieb des Stoßdämpfers möglich ist.
Eine Zunahme des in den beiden Arbeitskammern eingeschlossenen Fluidvolumens führt dazu, dass der Rückstellkolben nicht mehr in seine Grundstellung zurückkehren kann. Die dadurch übermäßig stark komprimierten Rückstell-Federmittel können den Dämpfungshub des Verdrängerkolbens erheblich verkürzen. Auch hier können geeignete Detektionsmittel ein Warnsignal auslösen, wenn der Rückstellkolben übermäßig weit nach vorne aus seiner Grundstellung ausgelenkt wird. Die entsprechende Grenzposition wird auch hier so gewählt, dass keine gravierenden Funktionsbeeinträchtigungen auftreten, bevor die Grenzposition erreicht wird.
Ein und derselbe Stoßdämpfer kann mit Detektionsmitteln ausgestattet sein, die eine grenzwertige Auslenkung des Rückstellkolbens in nur einer Richtung oder in beiden Richtungen detektieren können. Letzteres ist besonders vorteilhaft, weil hier zwei mögliche Schadensursachen gleichzeitig überwacht werden.
Die Detektion des Erreichens eines Grenzwertes kann beispielsweise ein elektrisches Detektionssignal hervorrufen, das sich als Fehlermeldung interpretieren lässt, wobei zweckmäßigerweise (auch) eine optische und/oder akustische Meldung erfolgt. Die Detektionsmittel können an eine elektronische Steuereinrichtung angeschlossen sein, die die Detektionssignale verarbeitet und entsprechende Folgeaktionen hervorruft, bis hin zu einem möglichen Abschalten eines mit dem Stoßdämpfer ausgestatteten Gerätes.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Obgleich sich das erfindungsgemäße Prinzip auch für Stoßdämpfer mit gasförmigem Dämpfungsfluid eignet, erweist es sich vor allem in Verbindung mit einem hydraulischen Stoßdämpfer als besonders vorteilhaft. Dort ist die geschilderte Schadensproblematik besonders groß, weil das Dämpfungsfluid nicht kompressibel ist.
Die Detektionsmittel enthalten zweckmäßigerweise mindestens eine Schaltvorrichtung, die betätigt wird, wenn der Rück stellkolben eine Grenzposition erreicht, um dann ein Detektionssignal hervorzurufen. Für diese Schaltvorrichtung sind zahlreiche Ausführungsformen denkbar, unter anderem auch solche, bei denen ein mit dem Rückstellkolben bewegungsgekoppeltes Betätigungselement – eventuell der Rückstellkolben selbst – berührungslos einen am Stoßdämpfergehäuse angeordneten Sensor aktiviert, wenn die Grenzposition erreicht wird. Aus Kostengründen wird man allerdings in der Regel Detektionsmittel mit rein mechanischen Betätigungsprinzipien vorziehen, die auch den Vorteil einer besonders geringen Störungsanfälligkeit mit sich bringen.
Insbesondere kann der Rückstellkolben als Betätigungsglied zur mechanischen Betätigung der Schaltvorrichtung ausgebildet sein. Für jede Auslenkrichtung des Rückstellkolbens kann eine eigene Schaltvorrichtung vorhanden sein, die der Rückstellkolben bei Erreichen der zugeordneten Grenzposition betätigen kann.
Eine mögliche Bauform sieht einen im Verstellweg des Rücksellkolbens am Stoßdämpfergehäuse fixierten Schalter vor, beispielsweise ein Mikroschalter, der ein bewegliches Kontaktelement aufweist, das von dem auftreffenden Rückstellkolben betätigt wird, um einen Stromkreis zu schließen oder zu unterbrechen, je nachdem, ob der Schalter als Schließer oder als Öffner ausgebildet ist. Bei dieser Bauform kann der Schalter nach einer eventuellen Reparatur des Stoßdämpfers in den meisten Fällen wieder verwendet werden.
Die Schaltvorrichtung kann auch irreversibel, für eine nur einmalige Aktivierung, ausgelegt sein. Beispielsweise verfügt sie dann über ein am Stoßdämpfergehäuse fixiertes Schaltelement, das mit einem einen elektrischen Leiter tragenden Leiterträger in den Verstellweg des Rückstellkolbens ragt, wobei dieser Leiterträger und mit diesem ein daran angeordneter Leiter abgebrochen wird, wenn der Rückstellkolben bei Erreichen seiner Grenzposition damit kollidiert.
Der Leiterträger kann zugunsten einer leichten Brechbarkeit zungenartig, zum Beispiel als dünnes Plättchen, ausgebildet sein. Als Material bietet sich ein sprödes Keramikmaterial an. Vorzugsweise ist er über eine Sollbruchstelle an einem Sockelabschnitt des Schaltelementes angeordnet, um ein funktionssicheres Abbrechen zu garantieren.
Die Schaltvorrichtung kann auch zwei am Stoßdämpfergehäuse mit Abstand zueinander angeordnete Kontaktflächen eines Stromkreises aufweisen, die durch eine als Bestandteil des Rückstellkolbens ausgeführte Kontaktbrücke elektrisch mitein ander verbunden werden, wenn der Rückstellkolben in seiner Grenzposition angelangt.
Der mit der Schaltvorrichtung ausgestattete Stromkreis kann zumindest teilweise unmittelbar vom Stoßdämpfergehäuse gebildet sein, wenn dieses insoweit aus Metall besteht.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:
1 eine bevorzugte erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen fluidischen Stoßdämpfers in ordnungsgemäßem Zustand, wobei der Verdrängerkolben bei Einnahme der Ausgangsstellung gezeigt ist und der Rückstellkolben gleichzeitig die Grundstellung einnimmt,
2 den in 1 strichpunktiert umrahmten Bereich II in vergrößerter Darstellung,
3 den Stoßdämpfer der 1, wobei die Detektionsmittel auf Grund eines in den Arbeitskammern aufgetretenen Fluidverlustes aktiviert sind,
4 den Stoßdämpfer aus 1, wobei die Detektionsmittel auf Grund eines in den Arbeitskammern herrschenden Fluidüberschusses aktiviert sind,
5 eine weitere Ausführungsform des fluidischen Stoßdämpfers im ordnungsgemäßen Betriebszustand,
6 das bei dem Stoßdämpfer der 5 zum Einsatz kommende und in dem umrahmten Bereich IV liegende Schaltelement in einer vergrößerten perspektivischen Darstellung, und
7 das Schaltelement aus 6 in der Verfahrrichtung des Rückstellkolbens gesehen.
Die nachfolgenden Ausführungen beziehen sich auf beide Ausführungsformen des fluidischen Stoßdämpfers, sofern keine anderslautenden Angaben gemacht werden.
Der Stoßdämpfer verfügt über ein längliches, außen bevorzugt im Wesentlichen zylindrisches Stoßdämpfergehäuse 1 mit länglicher Erstreckung und einer Längsachse 2, die gleichzeitig die Längsachse des gesamten Stoßdämpfers definiert. Das Stoßdämpfergehäuse 1 verfügt über eine rohrförmige Umfangswand 3 und zwei stirnseitig daran angeordnete, vordere und hintere Abschlusswände 4, 5. Letztere sind exemplarisch als separate Abschlussdeckel ausgeführt.
Der von dem Stoßdämpfergehäuse 1 umgrenzte Innenraum 6 ist durch Komponenten des Stoßdämpfers in mehrere axial aufeinanderfolgende Kammern unterteilt.
Zunächst findet sich in dem Innenraum 6 ein mit der Innenfläche der Umfangswand 3 in Dichtkontakt stehender Verdrängerkolben 7 – die Dichtungsmittel sind nicht abgebildet –, der unter Ausführung einer in Achsrichtung der Längsachse 2 orientierten und durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Verdrängungsbewegung 8 relativ zum Stoßdämpfergehäuse 1 verschiebbar ist.
Von der nach vorne weisenden Stirnseite des Verdrängerkolbens 7 ragt koaxial zur Längsachse 2 eine Stoßstange 12 weg, die in verschiebbar geführter Weise die vordere Abschlusswand 4 nach außen hin durchsetzt. Eine an der vorderen Abschlusswand 4 angebrachte Führungsbuchse 13 gewährleistet eine reibungsarme Linearbewegung.
An der dem Verdrängerkolben 7 entgegengesetzten vorderen Stirnseite der Stoßstange 12 befindet sich ein Aufprallkörper 14, auf den im Betrieb des Stoßdämpfers eine abzubremsende externe Komponente, beispielsweise ein Maschinenteil, aufprallen kann.
Der Verdrängerkolben 7 teilt eine andererseits von der hinteren Abschlusswand 5 begrenzte hintere Arbeitskammer 15 und eine auf der Seite der Stoßstange 12 liegende vordere Arbeitskammer 16 voneinander ab. Über einen die aus Verdrängerkolben 7 und Stoßstange 12 bestehende Bewegungseinheit 17 durchsetzenden Drosselkanal 18 sind die beiden Arbeitskammern 15, 16 ständig miteinander verbunden. Beide Arbeitskammern 15, 16 sowie der Drosselkanal 18 sind mit einem gepunktet angedeuteten Dämpfungsfluid gefüllt, insbesondere eine inkompressible Flüssigkeit, vorzugsweise Öl. Anstelle einer Flüssigkeit könnte auch ein gasförmiges Dämpfungsfluid eingefüllt sein, beispielsweise Druckluft.
Abweichend vom Ausführungsbeispiel könnte der Drosselkanal 18 auch unter Umgehung des Verdrängerkolbens 7 im Stoßdämpfergehäuse 1 verlaufen. Es wäre ferner möglich, mehr als einen die beiden Arbeitskammern 15, 16 verbindenden Drosselkanal 18 vorzusehen.
Bedingt durch die nach vorne vom Verdrängerkolben 7 wegragende Stoßstange 12 ist die vordere Arbeitskammer 16 ringförmig ausgebildet. Sie erstreckt sich um die Stoßstange 12 herum.
An der dem Verdrängerkolben 7 axial entgegengesetzten Vorderseite ist die vordere Arbeitskammer 16 von einem Rückstellkolben 22 begrenzt. Er umschließt die Stoßstange 12 koaxial, wobei er sowohl mit ihr als auch mit der Innenfläche der Umfangswand 3 in Dichtkontakt steht. Exemplarisch verfügt er zu diesem Zweck an seiner dem Verdrängerkolben 7 zugewandten Rückseite über eine zur Stoßstange 12 konzentrische Dichtungsmanschette 23, die exemplarisch nach Art eines sogenannten Nutringes ausgebildet ist.
Der Rückstellkolben 22 ist unter Ausführung einer durch einen Doppelpfeil angedeuteten linearen Verstellbewegung 24 relativ zu sowohl dem Stoßdämpfergehäuse 1 als auch der Stoßstange 12 verschiebbar. Durch in dem Innenraum 6 angeordnete Rückstell-Federmittel 25 ist er ständig in Richtung nach hinten, hin zum Verdrängerkolben 7, beaufschlagt.
Der beaufschlagte Rückstellkolben 22 beaufschlagt seinerseits das eingeschlossene Dämpfungsfluid, was auf Grund der unterschiedlichen Querschnitte der beiden Arbeitskammern 15, 16 eine nach vorne gerichtete Beaufschlagung des Verdrängerkolbens 7, also in der axialen Ausfahrrichtung der Bewegungseinheit 17, zur Folge hat. Die maximal ausgefahrene Stellung der Bewegungseinheit 17 und mithin der Stoßstange 12 wird durch eine in dem Innenraum 6 angeordnete gehäusefeste Anschlagein richtung 26 vorgegeben, die auf der dem Rückstellkolben 22 zugewandten Vorderseite des Verdrängerkolbens 7 in dessen Hubweg ragt. Exemplarisch besteht die Anschlageinrichtung 26 aus einer in der Innenfläche der Umfangswand 3 verankerten ringförmigen Anschlagscheibe, die die Stoßstange 12 mit radialem Zwischenraum umgibt.
Liegt der Verdrängerkolben 7 an der Anschlageinrichtung 26 an, befindet er sich in seiner Ausgangsstellung. Die hierbei bei ordnungsgemäßer Fluid-Befüllung der beiden Arbeitskammern 15, 16 von dem Rückstellkolben 22 eingenommene Stellung, die aus 1 ersichtlich ist, sei als Grundstellung bezeichnet. So lange sich am Befüllungsgrad der beiden Arbeitskammern 15, 16 nichts ändert, nimmt der Rückstellkolben 22 stets die Grundstellung ein, wenn sich der Verdrängerkolben 7 in der Ausgangsstellung befindet.
Die Rückstell-Federmittel 25 sind zweckmäßigerweise in einer Federaufnahmekammer 27 untergebracht, die zwischen der vorderen Abschlusswand 4 und dem Rückstellkolben 22 liegt und durch letzteren fluiddicht von der vorderen Arbeitskammer 16 abgetrennt ist. Vorzugsweise bestehen die Rückstell-Federmittel 25 aus einer die Stoßstange 12 koaxial umschließenden Schraubendruckfeder, die sich axial einenends am Rück stellkolben 22 und andernends an der vorderen Abschlusswand 4 des Stoßdämpfergehäuses abstützt.
An dem Rückstellkolben 22 beaufschlagen die Rückstell-Federmittel 25 ein vorzugsweise aus Kunststoffmaterial bestehendes ring- oder hülsenförmiges Führungselement 31, das die Stoßstange 12 gleitverschieblich umschließt und die Dichtungsmanschette 23 trägt. Mit einem hülsenartigen Fortsatz 32 ragt das Führungselement 31 ein Stück weit axial in die Rückstell-Federmittel 25 hinein.
Wird der Aufprallkörper 14 bei in Ausgangsstellung befindlichem Verdrängerkolben 7 mit einer im Einfahrsinne wirkenden Aufprallkraft F_A beaufschlagt, verlagert sich die Bewegungseinheit 17 nach hinten und fährt in das Stoßdämpfergehäuse 1 ein. Hierbei verdrängt der Verdrängerkolben 7 durch den Drosselkanal 18 hindurch Dämpfungsfluid aus der hinteren Arbeitskammer 15 in die vordere Arbeitskammer 16. Der hierbei auftretende Drosselungseffekt bewirkt eine verlangsamte, gedämpfte Einfahrbewegung der Bewegungseinheit 17.
Exemplarisch wird der Drosselungseffekt durch einen Drosselstift 33 beeinflusst, der ausgehend von der hinteren Abschlusswand 5 koaxial in die hintere Arbeitskammer 15 hineinragt und mehr und mehr in den Drosselkanal 18 eintaucht, wenn sich die Bewegungseinheit 17 an ihre strichpunktiert bei 34 angedeutete eingefahrene Endlage annähert.
Abweichend wäre es auch möglich, im Verlauf des Drosselkanals 18 unmittelbar eine Drosselstelle vorzusehen, die die Bewegung der Bewegungseinheit 17 mitmacht.
Da der Querschnitt der vorderen Arbeitskammer 16 bedingt durch die Stoßstange 12 geringer ist als derjenige der hinteren Arbeitskammer 15, bedarf es zur Aufnahme des aus der hinteren Arbeitskammer 15 verdrängten Dämpfungsfluides einer eine Kompensation ermöglichenden axialen Vergrößerung der axialen Länge der vorderen Arbeitskammer 16. Dies geschieht durch eine Verlagerung des Rückstellkolbens 22 nach vorne, durch das ihn beaufschlagende, in die vordere Arbeitskammer 16 eingespeiste Dämpfungsfluid. Hierbei wird die Vorspannung der Rückstell-Federmittel 25 verstärkt, beim Ausführungsbeispiel durch eine Komprimierung der Schraubendruckfeder.
Bei ordnungsgemäßer Fluidbefüllung der beiden Arbeitskammern 15, 16 nimmt der Rückstellkolben 22 die strichpunktiert bei 35 angedeutete, zur vorderen Abschlusswand 4 hin verlagerte ordnungsgemäße maximale Auslenkposition 35 ein, wenn sich die Bewegungseinheit 17 in der eingefahrenen Endstellung befindet.
Wird anschließend die Aufprallkraft F_A wieder weggenommen, drücken die Rückstell-Federmittel 25 den Rückstellkolben 22 aus der ordnungsgemäßen maximalen Auslenkposition 35 in die Grundstellung zurück. Der Rückstellkolben 22 drückt hierbei in der vorderen Arbeitskammer 16 befindliches Dämpfungsfluid in die hintere Arbeitskammer 15 zurück, so dass der Verdrängerkolben 7 in die Ausgangsstellung zurückkehrt.
Damit das Zurückströmen des Dämpfungsfluides in die hintere Arbeitskammer 15 möglichst schnell vonstatten geht, können die beiden Arbeitskammern 15, 16 über einen zu dem Drosselkanal 18 parallel geschalteten Rückströmkanal 36 verbunden sein, in den ein zur hinteren Abschlusswand 5 hin öffnendes und in der Gegenrichtung sperrendes Rückschlagventil eingeschaltet ist. Der Rückströmkanal 36 befindet sich zweckmäßigerweise in der Bewegungseinheit 17.
Der Stoßdämpfer ist mit Detektionsmitteln 37 ausgestattet, die detektieren, wenn der Rückstellkolben 22 entweder in der einen oder in der anderen axialen Richtung über ein Normalmaß hinaus aus der Grundstellung ausgelenkt wird. Es wurde erkannt, dass ein zu starkes Auslenken des Rückstellkolbens 22 zur Rückseite hin ein Anzeichen für Fluidverlust in den beiden Arbeitskammern 15, 16 ist, während ein zu starkes Auslenken nach vorne hin aus einem Fluidzuwachs in den beiden Ar beitskammern 15, 16 resultiert. Letzteres kann beispielsweise durch an Oberflächen des Stoßdämpfers anhaftendes Öl oder Kondensat hervorgerufen werden, das bei der Verstellbewegung 24 des Rückstellkolbens 22 in die vordere Arbeitskammer 16 eingetragen wird.
Ein zu starker Fluidverlust hat zur Folge, dass die Federvorspannung der Rückstell-Federmittel 25 nicht mehr ausreicht, um den Verdrängerkolben 7 in die Ausgangsstellung zurückzubewegen. Ein solcher Zustand ist aus 3 ersichtlich. Der für den nächsten Vorgang zur Verfügung stehende Dämpfungshub ist deshalb geringer als gewünscht, was zu nicht unerheblichen Schäden führen kann.
Übermäßiger Fluidzuwachs in den Arbeitskammern 15, 16 führt dazu, dass der Rückstellkolben 22 nach vorne gedrückt wird, wodurch der Federweg der Rückstell-Federmittel 25 – eventuell bis auf Null – eingeschränkt wird. Auch hierdurch kann der Dämpfungshub verringert werden, bis hin zu einem völligen Blockieren des Stoßdämpfers. Ein solcher Zustand ist aus 4 ersichtlich
Die Detektionsmittel 37 sind nun so ausgebildet, dass sie ein Detektionssignal hervorrufen, wenn der Rückstellkolben 22 bis zu einer vorgegebenen Grenzposition 38a oder 38b aus seiner Grundstellung ausgelenkt wird. Man wird die Grenzposition 38a, 38b so vorgeben, dass bis zu deren Erreichen ein noch tolerierbarer Betrieb des Stoßdämpfers möglich ist, um frühzeitig vor Auftreten einer gravierenden Funktionsbeeinträchtigung Abhilfe schaffen zu können, beispielsweise durch einen Austausch des Stoßdämpfers.
Bei beiden Ausführungsbeispielen könnten die Detektionsmittel 37 beide Schadensbilder detektieren. Man könnte die Detektion allerdings auch auf nur eines der Schadensbilder begrenzen.
Zweckmäßigerweise enthält der Stoßdämpfer zur Detektion sowohl der einen wie auch der anderen axialen Grenzposition 38a, 38b des Rückstellkolbens 22 je eine eigene Schaltvorrichtung 42a, 42b. Diese werden betätigt, wenn der Rückstellkolben 22 die eine oder andere Grenzposition erreicht. Vorzugsweise werden die Schaltvorrichtungen jeweils unmittelbar durch den Rückstellkolben 22 selbst betätigt.
Die auf einen zu großen Fluidverlust hinweisende erste Grenzposition 38a liegt ausgehend von der Grundstellung auf der dem Verdrängerkolben 7 zugewandten Seite. Der Rückstellkolben 22 ist hier also verstärkt nach hinten ausgelenkt. Die für die Detektion dieser ersten Grenzposition 38a vorgesehene erste Schaltvorrichtung 42a umfasst beim Ausführungsbeispiel der 1 bis 4 einen im Innenraum 6 am Stoßdämpfergehäuse 1 ortsfest angebrachten Schalter 43 mit einem im Verstellweg des Rückstellkolbens 22 angeordneten beweglichen Kontaktelement 43a. Der Schalter 43 befindet sich in einem Stromkreis mit zwei elektrischen Leitern 44a, 44b, wobei das Kontaktelement 43a – siehe 2 – beim Ausführungsbeispiel im unbetätigten Zustand den Stromkreis schließt. Der eine Leiter 44a ist hierbei wenigstens zum Teil unmittelbar vom Stoßdämpfergehäuse 1 gebildet, das im entsprechenden Bereich aus elektrisch leitfähigem Material, zum Beispiel Metall besteht. Der andere elektrische Leiter 44a ist diesbezüglich isoliert.
Erreicht der Rückstellkolben 22 die erste Grenzposition 38a, betätigt er das Kontaktelement 43a und öffnet den Schalter (siehe gestrichelte Position des Kontaktelementes 43a in 2). Der Stromkreis ist dadurch unterbrochen, was als Detektionssignal auswertbar ist.
Abweichend hiervon könnte der Schalter 43 selbstverständlich auch als sogenannter Schließer ausgebildet sein, der bei Aktivierung durch den Rückstellkolben 42 einen Stromkreis schließt.
Der Schalter 43 befindet sich zweckmäßigerweise an der Anschlageinrichtung 26, in die er bei Bedarf zumindest teilwei se integriert sein kann. Beispielhaft ist das bewegliche Kontaktelement 43a mit dem isolierten elektrischen Leiter 44a verbunden und schließt und öffnet den Stromkreis durch Zusammenwirken mit einer leitenden Gehäusefläche des Stoßdämpfergehäuses 1 (siehe 2).
Anstelle des erläuterten Schalters 43 könnten insbesondere auch andere Arten von Mikroschaltern Verwendung finden, wie sie handelsüblich erhältlich sind.
Die beim Ausführungsbeispiel der 5 bis 7 für die Detektion der Leckage verantwortliche erste Schaltvorrichtung 42a verfügt über ein am Stoßdämpfergehäuse 1 angeordnetes, in 6 und 7 jeweils nochmals einzeln dargestelltes Schaltelement 45. Es enthält einen Sockelabschnitt 46, mit dem es in eine Aussparung der Umfangswand 3 fluiddicht eingesetzt ist und von dem ein bevorzugt Flachgestalt aufweisender, insbesondere zungenartig ausgebildeter Leiterträger 47 absteht und von der Seite her in die vordere Arbeitskammer 16 hineinragt. Der Leiterträger 47 liegt hierbei axial zwischen dem Verdrängerkolben 7 und dem Rückstellkolben 22, und zwar im Verstellweg des letztgenannten.
Das Schaltelement 45 ist im Bereich des Leiterträgers 47 bruchempfindlich ausgebildet. Der Leiterträger 47 ist insofern insbesondere als Keramikplättchen ausgeführt.
Über den Leiterträger 47 hinweg ist in einer Schlaufe ein elektrischer Leiter 44c geführt, beispielsweise in Gestalt einer ebenfalls bruchempfindlichen Leiterbahn. Wenn der Rückstellkolben 22 die erste Grenzposition 38a erreicht, kollidiert er mit dem Leiterträger 46 und bricht diesen ab, wobei gleichzeitig der darauf befindliche elektrische Leiter 44c aufgetrennt wird (in 7 durch zwei Kreuze angedeutet). Hierdurch wird der Stromkreis unterbrochen, was wiederum ein in beliebiger Weise verwertbares Detektionssignal erzeugt.
Durch eine eigens vorgesehene Sollbruchstelle 48 am Schaltelement 45 kann eine gezielte Unterbrechung des Leiters 44c begünstigt werden. Die Sollbruchstelle 48 resultiert beim Ausführungsbeispiel durch die Kerbwirkung am Übergang des plattenförmigen Leiterträgers 47 zu dem diesbezüglich breiteren Sockelabschnitt 46.
Es versteht sich, dass man das Schaltelement 45 hier insbesondere so installiert, dass die Plattenebene des Leiterträgers 47 rechtwinkelig zur Richtung der Verstellbewegung 24 verläuft.
Die zur Detektion eines in den Arbeitskammern 15, 16 herrschenden Fluidüberschusses herangezogene zweite Grenzposition 38b des Rückstellkolbens 22 ist der Grundstellung zur Vorderseite des Stoßdämpfers hin vorgelagert. Die darauf ansprechende zweite Schaltvorrichtung 42b ist folglich zweckmäßigerweise im Bereich der Federaufnahmekammer 27 angeordnet.
Vorzugsweise umfasst die zweite Schaltvorrichtung 42b zwei quer zur Längsachse 2 zueinander beabstandete, vom Stoßdämpfergehäuse 1 getragene Kontaktflächen 52a, 52b eines Stromkreises, von denen jeweils ein elektrischer Leiter 44d, 44e ausgeht. Wiederum kann einer dieser elektrischen Leiter 44d zumindest teilweise vom elektrisch leitfähigen, insbesondere metallischen Stoßdämpfergehäuse 1 gebildet sein. Sind zwei Schaltvorrichtungen 42a, 42b vorhanden, kann auf diese Weise das Stoßdämpfergehäuse 1 als gemeinsamer Rückleiter für beide Schaltvorrichtung 42a, 42b verwendet werden.
Beispielhaft sitzen die beiden Kontaktflächen 52a, 52b an der dem Rückstellkolben 22 zugewandten inneren Stirnfläche der vorderen Abschlusswand 4, zum Beispiel an der Führungsbuchse 13.
Die beiden Kontaktflächen 52a, 52b liegen im axialen Verstellweg einer am Rückstellkolben 22 angeordneten Kontakt brücke 53. Letztere ist insbesondere an der vorderen Stirnseite des hülsenartigen Fortsatzes 32 angebracht, beispielsweise in Form einer die Stoßstange 12 konzentrisch umschließenden Leiterbahn.
Bei Erreichen der zweiten Grenzposition 38b (siehe 4) verbindet die Kontaktbrücke 53 die beiden Kontaktflächen 52a, 52b und schließt den Stromkreis zur Erzeugung eines elektrischen Detektionssignals.
Es versteht sich, dass die hier beschriebenen Prinzipien von Schaltvorrichtungen 42a, 42b beliebig vertauscht werden können.
Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen lässt sich ein Stoßdämpfer, insbesondere ein hydraulischer Stoßdämpfer, wirksam dahingehend überwachen, ob die Dämpfungsfluid-Füllmenge innerhalb des Stoßdämpfers den Sollwert nach unten oder nach oben um einen gewissen Grenzwert überschreitet, ab dem mit baldigen Funktionsbeeinträchtigungen zu rechnen ist.

Claims

Fluidischer Stoßdämpfer, mit einem in einem Stoßdämpfergehäuse (1) verschiebbar aufgenommenen Verdrängerkolben (7), von dem einseitig eine aus dem Stoßdämpfergehäuse (1) herausragende Stoßstange (12) wegragt und der zwei über mindestens einen Drosselkanal (18) miteinander kommunizierende, mit einem Dämpfungsfluid gefüllte Arbeitskammern (15, 16) voneinander abteilt, von denen die die Stoßstange (12) umschließende vordere Arbeitskammer (16) an ihrer dem Verdrängerkolben (7) entgegengesetzten Vorderseite von einem die Stoßstange (12) axial verschieblich umschließenden ringförmigen Rückstellkolben (22) begrenzt ist, der durch Rückstell-Federmittel (25) in Richtung des Verdrängerkolbens (7) beaufschlagt ist, um diesen unter Vermittlung des eingeschlossenen Dämpfungsfluides in eine Ausgangsstellung mit maximal ausgefahrener Stoßstange (12) vorzuspannen, wobei der Rückstellkolben (22) eine Grundstellung einnimmt, wenn sich der Verdrängerkolben (7) in seiner Ausgangsstellung befindet, dadurch gekennzeichnet, dass Detektionsmittel (37) vorhanden sind, die detektieren, wenn der Rückstellkolben (22) während des Betriebes des Stoßdämpfers in der einen und/oder in der anderen axialen Rich tung mindestens bis zu einer vorgegebenen Grenzposition aus der Grundstellung ausgelenkt wird.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ausgestaltung als hydraulischer Stoßdämpfer mit einem flüssigen Dämpfungsfluid.
Stoßdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel (37) mindestens eine Schaltvorrichtung (42a, 42b) aufweisen, die zum Hervorrufen eines Detektionssignales betätigt wird, wenn der Rückstellkolben (22) eine Grenzposition erreicht.
Stoßdämpfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Detektion von beidseits der Grundstellung des Rückstellkolbens (22) liegenden Grenzpositionen je eine eigene Schaltvorrichtung (42a, 42b) vorhanden ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellkolben (22) ein Betätigungsglied zur Betätigung der mindestens einen Schaltvorrichtung (42a, 42b) bildet.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellkolben (22) als Betätigungs glied zur mechanischen Betätigung der mindestens einen Schaltvorrichtung (42a, 42b) ausgebildet ist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schaltvorrichtung (42a) als am Stoßdämpfergehäuse (1) angeordneter Schalter (43) mit einem durch den Rückstellkolben (22) betätigbaren, in dessen Verstellweg angeordneten beweglichen Kontaktelement (43a) ausgebildet ist, wobei das Kontaktelement (43a) bei seiner Betätigung zum Hervorrufen eines Detektionssignals einen Stromkreis schließt oder unterbricht.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Schaltvorrichtung (42a) ein am Stoßdämpfergehäuse (1) angeordnetes Schaltelement (45) aufweist, das einen von der Seite her in den Verstellweg des Rückstellkolbens (22) ragenden Leiterträger (47) aufweist, der zum Hervorrufen eines Detektionssignals unter gleichzeitiger Auftrennung eines von ihm getragenen elektrischen Leiters (44c) eines Stromkreises abbricht, wenn er von dem in die zugeordnete Grenzposition gelangenden Rückstellkolben (22) beaufschlagt wird.
Stoßdämpfer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterträger (47) zungenartig ausgebildet ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der abbrechbare Leiterträger (47) über eine Sollbruchstelle (48) an einem am Stoßdämpfergehäuse (1) fixierten Sockelabschnitt (46) des Schaltelementes (45) angeordnet ist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltvorrichtung (42b) zwei zueinander beabstandete, vom Stoßdämpfergehäuse (1) getragene Kontaktflächen (52a, 52b) eines Stromkreises enthält, die im Verstellweg einer als Bestandteil des Rückstellkolbens (22) ausgeführten Kontaktbrücke (53) liegen, die bei Erreichen der Grenzposition zum Schließen des Stromkreises die beiden Kontaktflächen (52a, 52b) miteinander verbindet und dadurch ein Detektionssignal hervorruft.
Stoßdämpfer nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktbrücke (53) an der dem Verdrängerkolben (7) entgegengesetzten vorderen Stirnseite des Rückstellkolbens (22) angeordnet ist, wobei sich die beiden Kontaktflächen (52a, 52b) an einer axial gegenüberliegenden vorderen Abschlusswand (4) des Stoßdämpfergehäuses (1) befinden.
Stoßdämpfer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kontaktflächen (52a, 52b) an einer von der vorderen Abschlusswand (4) getragenen Führungshülse (13) für die Stoßstange (12) angeordnet sind.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromkreis zumindest teilweise unmittelbar durch das zumindest partiell metallische Stoßdämpfergehäuse (1) gebildet ist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf der dem Rückstellkolben (22) zugewandten Seite des Verdrängerkolbens (7) in den Hubweg des Verdrängerkolbens (7) ragende und dessen Ausgangsstellung vorgebende gehäusefeste Anschlageinrichtung (26) vorhanden ist.
Stoßdämpfer nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektionsmittel (37) zumindest zum Teil an der Anschlageinrichtung (26) angeordnet sind.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Rückstellkolben (22) ein die Stoßstange (12) umschließendes, sowohl am Innenumfang der Umfangswand (3) des Stoßdämpfergehäuses (1) als auch am Außenumfang der Stoßstange (12) gleitverschieblich unter Abdichtung anliegende Dichtungsmanschette (23) aufweist.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstell-Federmittel (25) eine die Stoßstange (12) koaxial umschließende Schraubendruckfeder enthalten, die in einer der vorderen Arbeitskammer (16) axial vorgelagerten Federaufnahmekammer (27) des Stoßdämpfergehäuses (1) angeordnet ist und sich axial einenends am Rückstellkolben (22) und andernends an einer vorderen Abschlusswand (4) des Stoßdämpfergehäuses (1) abstützt.
Stoßdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Drosselkanal (8) den Verdrängerkolben (7) durchsetzt und mit einem beim Einfahren der Stoßstange (12) in das Stoßdämpfergehäuse (1) in ihn eintauchenden gehäusefesten Drosselstift (33) zusammenwirkt.