DE102022207859A1

DE102022207859A1 - Dämpfervorrichtung mit einer Positioniereinrichtung zur Vorpositionierung eines Sensorelements sowie Verfahren zur Montage des Sensorelements

Info

Publication number: DE102022207859A1
Application number: DE102022207859.4A
Authority: DE
Inventors: Julian Weitkamp; Thomas Nowotka
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2022-07-29
Filing date: 2022-07-29
Publication date: 2024-02-01
Also published as: WO2024023298A1

Abstract

Es wird eine Dämpfervorrichtung 1, mit einem Dämpferrohr 2, mit einer Kolbenstange 3, wobei die Kolbenstange 3 in axialer Richtung in Bezug auf eine Längsachse 100 bewegbar in dem Dämpferrohr 2 geführt ist, mit einer Sensoreinheit 6 zur Erfassung einer Relativposition in axialer Richtung zwischen dem Dämpferrohr 2 und der Kolbenstange 3, wobei die Sensoreinrichtung 6 mindestens ein Sensorelement 7 und eine Erfassungseinrichtung 8 zur Erfassung der Position des Sensorelements 7 umfasst, wobei das Sensorelement 7 an dem Dämpferrohr 2 angeordnet und die Erfassungseinrichtung 8 mit der Kolbenstange 3 bewegungsgekoppelt ist, vorgeschlagen, wobei die Sensoreinheit 6 eine Positioniereinrichtung 9 zur lagerichtigen Vorpositionierung des Sensorelements 7 an dem Dämpferrohr 2 bei einem Montageprozess aufweist, wobei die Positioniereinrichtung 9 einen Aufnahmeabschnitt 10 zur verliersicheren Aufnahme des Sensorelements 7 sowie einen Klammerabschnitt 11 zur klemmenden Befestigung der Positioniereinrichtung 9 in einer Montagerichtung 103 an dem Dämpferrohr 2 aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dämpfervorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines Sensorelements an einem Dämpferrohr der Dämpfervorrichtung.
Im Fahrzeugbereich werden Schwingungsdämpfer meist in Kombination mit einer Federung im Fahrwerk eines Fahrzeugs eingesetzt. Derartige Schwingungsdämpfer sind üblicherweise durch zwei relativ zueinander bewegliche Dämpferteile gebildet, welche hydraulisch oder pneumatisch zueinander gedämpft sind. Es ist bekannt ein lineares Sensorsystem an dem Schwingungsdämpfer einzusetzen, um eine Relativposition der beiden Dämpferteile und damit den aktuellen Zustand einer Rad- bzw. Achsaufhängung des Fahrwerks zu erfassen. Das Sensorsystem besteht in der Regel aus einem Positionssensor sowie einem Sensortarget, wobei der Positionssensor an dem einen Dämpferteil und das Sensortarget an dem anderen Dämpferteil montiert ist, sodass diese relativ zueinander bewegbar sind.
Die Druckschrift DE 10 2020 205 478 A1 offenbart eine Dämpfervorrichtung, mit einem Dämpferrohr, mit einer Kolbenstange, wobei die Kolbenstange in axialer Richtung in Bezug auf eine Längsachse bewegbar in dem Dämpferrohr aufgenommen ist, mit einem Schutzrohr, wobei das Schutzrohr das Dämpferrohr und die Kolbenstange umgibt, wobei das Schutzrohr mit der Kolbenstange verbunden ist, und mit einer Sensoreinheit zur Erfassung einer Relativposition in axialer Richtung zwischen dem Dämpferrohr und der Kolbenstange, wobei die Sensoreinrichtung mindestens einen Magneten und eine Erfassungseinrichtung zur Erfassung der Position des Magneten umfasst, wobei die Erfassungseinrichtung an dem Schutzrohr angeordnet ist, wobei das Dämpferrohr an seinem Außenumfang einen Aufnahmebereich aufweist, wobei der mindestens eine Magnet in dem Aufnahmebereich verliersicher aufgenommen ist.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Dämpfervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich durch eine einfache und sichere Montage sowie einen kostengünstigen Aufbau auszeichnet.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Dämpfervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.
Gegenstand der Erfindung ist eine Dämpfervorrichtung, welche insbesondere zur Dämpfung von Schwingungen ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Dämpfereinrichtung kann beispielsweise als ein Hydraulikdämpfer oder Gasdruckdämpfer ausgebildet sein. Im Speziellen kann die Dämpfervorrichtung für ein Fahrwerk eines Fahrzeugs ausgebildet und/oder geeignet sein.
Die Dämpfervorrichtung weist ein Dämpferrohr und eine Kolbenstange auf, wobei die Kolbenstange in axialer Richtung in Bezug auf eine Längsachse bewegbar in dem Dämpferrohr geführt ist. Das Dämpferrohr kann in axialer Richtung einerseits durch einen Dämpferboden und andererseits durch eine Dämpferkappe begrenzt sein, wobei die Kolbenstange durch die Dämpferkappe geführt ist. Die Kolbenstange ist endseitig vorzugsweise mit einem Kolben verbunden, welcher innerhalb des Dämpferrohrs geführt ist und das Dämpferrohr in mindestens zwei Arbeitsräume unterteilt. Insbesondere ist die Kolbenstange in axialer Richtung lineargeführt. Bevorzugt weist das Dämpferrohr endseitig einen ersten Anbindungsabschnitt und die Kolbenstange endseitig einen zweiten Anbindungsabschnitt auf. Die beiden Anbindungsabschnitte bilden jeweils ein sognannte Lagerauge, in welche beispielsweise ein Gelenk montiert sein kann.
Optional weist die Dämpfervorrichtung ein Schutzrohr auf. Insbesondere dient das Schutzrohr zur Abschirmung der Dämpferkappe, insbesondere der Eintrittsstelle der Kolbenstange, sodass vorzugsweise das Innenleben der Dämpfervorrichtung vor Verschmutzung, wie z.B. Staub, geschützt ist. Das Schutzrohr ist bevorzugt mit der Kolbenstange bewegungsgekoppelt, sodass das Schutzrohr bei einer Bewegung der Kolbenstange mitgenommen wird und/oder relativ zu dem Dämpferrohr bewegt wird. Das Schutzrohr umgibt bzw. umhüllt die Kolbenstange. Insbesondere hüllt das Schutzrohr den außerhalb des Dämpferrohrs befindlichen Längenabschnitt der Kolbenstange ein. Vorzugsweise ist das Schutzrohr einseitig in axialer Richtung offen ausgestaltet und über das Dämpferrohr geschoben. Beispielsweise kann das Schutzrohr als ein Kunststoffrohr ausgebildet sein.
Ferner weist die Dämpfervorrichtung eine Sensoreinheit auf, welche zur Erfassung einer Relativposition in Längsrichtung zwischen dem Dämpferrohr und der Kolbenstange ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Sensoreinheit ist vorzugsweise ausgebildet, eine lineare Relativbewegung zwischen dem Dämpferrohr und der Kolbenstange entlang der Längsachse zu erfassen und als einen Sensorwert einer Auswerteeinheit bereitzustellen. Insbesondere ist die Sensoreinheit als ein linearer und/oder induktiver, vorzugsweise magneto-induktiver, Wegsensor ausgebildet.
Die Sensoreinrichtung weist mindestens oder genau ein Sensorelement und eine Erfassungseinrichtung auf, welche zur Erfassung der Position des Sensorelements ausgebildet und/oder geeignet ist. Insbesondere ist die Erfassungseinrichtung durch eine elektrische Erfassungsschaltung gebildet, welche vorzugsweise basierend auf einem Magnetfeld zur berührungslosen Erfassung der Position, insbesondere einer Absolutposition, des Sensorelements dient. Das Sensorelement ist dabei an dem Dämpferrohr angeordnet und die Erfassungseinrichtung mit der Kolbenstange bewegungsgekoppelt bzw. an dem Schutzrohr angeordnet. Vorzugsweise bilden das Sensorelement und die Erfassungseinrichtung gemeinsam den Wegsensor.
Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sensoreinheit eine Positioniereinrichtung aufweist, welche zur lagerichtigen Vorpositionierung des Sensorelements an dem Dämpferrohr bei bzw. während eines Montageprozesses ausgebildet und/oder geeignet ist. Die Positioniereinrichtung weist hierzu einen Aufnahmeabschnitt zur verliersicheren Aufnahme des Sensorelements sowie einen Klammerabschnitt zur klemmenden Befestigung der Positioniereinrichtung in einer Montagerichtung an dem Dämpferrohr auf. Vorzugsweise dient die Positioniereinrichtung zur lagefesten und/oder spielfreien Befestigung des Sensorelements während der Dauer des gesamten Montageprozesses. Anders formuliert, garantiert die Positioniereinrichtung, dass die Lage, insbesondere die Orientierung und/oder Position, des Sensorelements während des Montageprozesses sichergestellt ist bzw. unverändert bleibt. Vorzugsweise ist das Sensorelement durch die Positioniereinrichtung in Bezug auf die Längsachse gegen Verschieben und/oder in Umfangsrichtung gegen Verdrehen gesichert. Im Speziellen ist die Positioniereinrichtung als ein handhabbarer Objektträger zu verstehen, in welchem das Sensorelement verliersicher eingebettet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Anbindung des Sensorelements meistens direkt durch eine Verschraubung oder Verklebung an dem Dämpferrohr erfolgt. Eine derartige Anbindung hat jedoch den Nachteil, dass während dem Montageprozess eine Überwachung der Vorspannkräfte bzw. des Klebstoffauftrags erfolgen muss. Die Realisierung dieser Überwachung ist aufwendig und kostenintensiv.
Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch die Positioniereinrichtung eine besonders einfache Montage des Sensorelements an dem Dämpferrohr realisiert werden kann. Das Sensorelement kann somit mit wenigen Handhabungsschritten montiert werden und zudem möglichst einfach in eine bestehende Dämpfermontage integriert bzw. nachgerüstet werden. Weiterhin kann durch die Positioniereinrichtung ein Montageverfahren umgesetzt werden, welches sowohl eine händische als auch eine automatisierte Montage des Sensorelements an dem Dämpferrohr erlaubt. Ein weiterer Vorteil besteht zudem darin, dass durch die Positioniereinrichtung eine lagerichtige Anordnung des Sensorelements während der Dauer des gesamten Montageprozesses an dem Dämpferrohr sichergestellt werden kann, ohne dass eine aufwändige und kostenintensive Überwachung dafür notwendig ist.
In einer konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Sensorelement in dem Aufnahmeabschnitt bezüglich seiner translatorischen und rotatorischen Freiheitsgrade festgelegt ist. Anders formuliert, ist das Sensorelement innerhalb der Aufnahmetasche in Bezug auf ein dreidimensionales Koordinatensystem in allen Raumrichtungen gegen ein Verschieben sowie ein Verdrehen um die jeweilige Koordinatenachse gesichert. Bevorzugt ist das Sensorelement innerhalb der Aufnahmetasche spielfrei und/oder passgenau aufgenommen. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders sichere, insbesondere spielfreie Positionierung des Sensorelements an dem Dämpferrohr auszeichnet.
In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Sensorelement in einer weiteren Montagerichtung in den Aufnahmeabschnitt eingesetzt und entgegen der Montagerichtung, also in einer der Montagerichtung entgegengesetzten Gegenrichtung, durch eine Schnappverbindung gehalten ist. Vorzugsweise ist das Sensorelement in dem Aufnahmeabschnitt kraftschlüssig und/oder formschlüssig durch die Schnappverbindung fixiert. Zudem kann das Sensorelement durch die Schnappverbindung lösbar in dem Aufnahmeabschnitt montiert sein. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welche eine besonders einfache und schnelle Montage des Sensorelements in dem Aufnahmeabschnitt ermöglicht.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass die Montagerichtung und die weitere Montagerichtung in Bezug auf die Längsachse der Kolbenstange durch einen radialen Richtungsvektor definiert sind. Insbesondere ist die Montagerichtung zur Montage der Positioniereinrichtung an dem Dämpferrohr in Bezug auf die Längsachse durch einen radial nach innen gerichteten Richtungsvektor definiert. Entsprechend ist die weitere Montagerichtung zur Montage des Sensorelements in dem Aufnahmeabschnitt in Bezug auf die Längsachse durch einen radial nach außen gerichteten Richtungsvektor definiert. Das Sensorelement ist somit im Montagezustand der Positioniereinrichtung an dem Dämpferrohr innerhalb des Aufnahmeabschnitts zum einen durch die Schnappverbindung und zum anderen durch das Dämpferrohr gegen herausfallen gesichert ist. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welches sich durch eine sichere Aufnahme des Sensorelements in dem Aufnahmeabschnitt auszeichnet. Zudem können das Sensorelement sowie die Positioniereinrichtung durch einfache Steckbewegungen und somit besonders einfach auch automatisiert montiert werden.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeabschnitt in Bezug auf die Längsachse in einer axialen Richtung sowie in einer Querrichtung beidseitig durch jeweils eine Wandung begrenzt ist, wobei das Sensorelement in der Axialrichtung und in der Querrichtung formschlüssig zwischen den Wandungen in dem Aufnahmeabschnitt aufgenommen ist. Insbesondere ist in Bezug auf das dreidimensionale Koordinatensystem die Axialrichtung als eine x-Richtung und die Querrichtung als eine y-Richtung zu verstehen. Prinzipiell kann der Aufnahmeabschnitt als eine Aufnahmetasche ausgebildet sein, welche in einer Radialrichtung bzw. in der weiteren Montagerichtung, insbesondere in Bezug auf das dreidimensionale Koordinatensystem in einer z-Richtung, vollständig geschlossen ist. Bevorzugt jedoch ist der Aufnahmeabschnitt als ein Aufnahmefenster ausgebildet, welches zumindest in den Eckbereichen der Wandungen eine Stützkontur zur Abstützung des Sensorelements in der Radialrichtung bzw. der Montagerichtung (z-Richtung) aufweist. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welche sich durch einen besonders einfachen konstruktiven Aufbau sowie eine kostengünstige Herstellung auszeichnet.
In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass in die beiden gegenüberliegenden Wandungen in Axialrichtung und/oder in Querrichtung jeweils mindestens ein elastisch verformbarer Schnapphaken zur Bildung der Schnappverbindung integriert ist. Insbesondere weisen die Schnapphaken fügeseitig eine Anlauffläche auf, über welche das Sensorelement bei einer Vormontage in der weiteren Montagerichtung anläuft, um die Schnapphaken federelastisch zu verformen. Die Schnapphaken können klassischer Weise anschließend mit dem Sensorelement verhaken oder alternativ unter Beaufschlagung einer Vorspannung einen Reibschluss mit dem Sensorelement bilden. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders einfache Montage des Sensorelements sowie eine sichere Fixierung des Sensorelements in dem Aufnahmeabschnitt auszeichnet.
In einer weiteren konkreten Realisierung ist vorgesehen, dass der Klammerabschnitt zwei das Dämpferrohr zumindest teilweise umgreifende Klammerarme aufweist, welche eine elastisch aufweitbare Klammeröffnung zur klemmenden Aufnahme des Dämpferrohrs bilden. Insbesondere sind die beiden Klammerarme derart elastisch nachgiebig ausgestaltet, dass die Positioniereinrichtung in der Montagerichtung von außen über die Klammeröffnung auf das Dämpferrohr aufgedrückt werden kann, indem die Klammerarme radial nach außen nachgeben und das in der Klammeröffnung befindliche Dämpferrohr beidseitig umgreifen. Vorzugsweise umgreifen bzw. umschlingen die beiden Klammerarme das Dämpferrohr um mehr als 180°. Bevorzugt weisen die beiden Klammerarme eine bogenförmige, vorzugsweise an einen Außenumfang des Dämpferrohrs angepassten bzw. komplementäre Kontur auf. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welches sich in einfacher Weise in einer beliebigen Stelle des Dämpferrohrs aufgesteckt werden kann.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Innendurchmesser der Klammeröffnung kleiner als ein Außendurchmesser des Dämpferrohrs ist, sodass die beiden Klammerarme unter Aufbringen einer Klemmkraft an dem Außenumfang des Dämpferrohrs kraftschlüssig anliegen. Insbesondere liegen die beiden Klammerarme in Umfangsrichtung an dem Außenumfang des Dämpferrohrs zumindest abschnittsweise reibschlüssig an, sodass die Positioniereinrichtung in Bezug auf die Längsachse durch den Reibschluss gegen Verschieben und Verdrehen gesichert ist. Insbesondere sind die beiden Klammerarme in dem Montagezustand aufgrund des reduzierten Innendurchmessers elastisch nach außen verformt, sodass die beiden Klammerarme an dem Außenumfang mit einer Vorspannung zur Erzeugung der Klemmkraft anliegen. Optional weisen die beiden Klammerarme jeweils an ihren freien Enden eine radial nach innen abgewinkelte Lasche auf, durch welche die Klemmkraft und/oder der Reibschluss zusätzlich erhöht werden kann. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welche sich durch eine besonders sichere bzw. lagefeste Montage an dem Dämpferrohr auszeichnet.
In einer weiteren konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest der Klammerabschnitt aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere Kunststoff gefertigt ist. Vorzugsweise ist die Positioniereinrichtung aus einem Kunststoffspritzguss hergestellt. Dadurch ist eine besonders kostengünstige Fertigung der Positioniereinrichtung realisierbar.
In einer weiteren Ausführung ist vorgesehen, dass der Aufnahmeabschnitt und der Klammerabschnitt aus einem gemeinsamen Materialabschnitt, vorzugsweise einstückig gefertigt sind. Es wird somit eine Positioniereinrichtung vorgeschlagen, welche sich durch geringe Herstellkosten sowie eine einfache Handhabung auszeichnet.
In einer weiteren Umsetzung ist vorgesehen, dass die Sensoreinheit einen Schrumpfschlauch aufweist, durch welche die Positioniereinrichtung an dem Außenumfang des Dämpferrohrs fixiert ist. Insbesondere ist unter einem Schrumpfschlauch ein Kunststoffschlauch zu verstehen, welcher sich unter Einwirkung von hohen Temperaturen stark zusammenzieht. Vorzugsweise ist der Schrumpfschlauch derart dimensioniert, sodass dieser bei der Montage über das Dämpferrohr sowie die Positioniereinrichtung widerstandsfrei gestülpt werden kann. Vorzugsweise sind die Positioniereinrichtung sowie das Sensorelement durch den Schrumpfschlauch vollständig abgedeckt und an dem Dämpferrohr fixiert. Die Verwendung des Schrumpfschlauchs hat somit den Vorteil, dass die Lage der Positioniereinrichtung samt Sensorelement dauerhaft gesichert ist und zugleich das Sensorelement vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Dadurch kann ein kostengünstiger Korrosionsschutz für das Sensorelement realisiert werden. Ein weiterer Vorteil besteht zudem darin, dass die Positioniereinrichtung besonders kostengünstig ausgestaltet werden kann, da diese schwerpunktmäßig nur zur Vorpositionierung bzw. Lagesicherung des Sensorelementes während des Montageprozesses dient und keine dauerhafte Verbindung zwischen Sensorelement und Dämpferrohr sicherstellen muss.
In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Schrumpfschlauch auf seiner Innenseite mit einem Klebstoff beschichtet ist. Insbesondere ist durch den Klebstoff eine Klebstoffschicht zwischen dem Schrumpfschlauch und dem Dämpferrohr gebildet. Bevorzugt ist der Schrumpfschlauch mit einem Heißkleber beschichtet, welcher sich beim Erhitzen des Schrumpfschlauchs verflüssigt und beim Abkühlen wieder verfestigt. Beispielsweise ist der Klebstoff als ein auf Polyamid basierter Heißkleber ausgebildet. Somit kann das Sensorelement innerhalb des Aufnahmeabschnitts durch den Schrumpfschlauch fluiddicht versiegelt werden, sodass das Sensorelement vor Feuchtigkeit oder andere schädliche Einflüsse, wie zum Beispiel Laugen oder Salzwasser, geschützt ist.
In einer weiteren konkreten Ausführung ist vorgesehen, dass das Sensorelement als ein Permanentmagnet ausgebildet ist und dass die Erfassungseinrichtung als eine Spulenanordnung ausgebildet ist. Die Spulenanordnung erstreckt sich in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse über einen linearen Erfassungsbereich. Insbesondere erzeugt der Permanentmagnet ein gleichbleibendes Magnetfeld. Die Spulenanordnung kann mindestens eine Sendespule und eine Empfangsspule aufweisen, die entlang des Erfassungsbereiches angeordnet sind. Insbesondere ist die Sendespule ausgebildet, ein elektrisches und/oder magnetisches Signal zu erzeugen. Insbesondere ist die Empfangsspule ausgebildet, das elektrische und/oder magnetische Signal zu erfassen. Der Magnet wirkt dabei als induktives Koppelelement und bewirkt somit eine positionsabhängige induktive Kopplung zwischen der Sende- und der Empfangsspule. Beim Betrieb der Sendespule ergibt sich in der Empfangsspule ein Signal, aus dem die Position des Magneten relativ zu der Erfassungseinrichtung ermittelt werden kann. Besonders bevorzugt sind die Spulen als flache Leiterstrukturen in einer ebenen Leiterplatte ausgebildet. Somit wird eine Sensoreinheit vorgeschlagen, welche sich durch eine kompakte und robuste Bauweise auszeichnet.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Montage des Sensorelements an dem Dämpferrohr der Dämpfervorrichtung, wie diese zuvor beschrieben wurde, bei dem:

- in einem Vormontageschritt das Sensorelement in dem Aufnahmeabschnitt der Positioniereinrichtung vormontiert wird;
- in einem Vorpositionierungsschritt die Positioniereinrichtung mit dem vormontierten Sensorelement lagerichtig an dem Dämpferrohr vorpositioniert und über den Klemmabschnitt klemmend an dem Dämpferrohr befestigt wird;
- in einem Fügeschritt die Positioniereinrichtung samt Sensorelement dauerhaft mit dem Dämpferrohr verbunden wird.

Insbesondere kann das Sensorelement in dem Vormontageschritt und/oder die Positioniereinrichtung in dem Vorpositionierungsschritt mittels eines entsprechenden Handhabungsgerätes manuell oder automatisiert montiert werden. Vorzugsweise wird das Sensorelement in dem Vormontageschritt in der weiteren Montagerichtung in den Aufnahmeabschnitt eingesetzt. Vorzugsweise wird die Positioniereinrichtung in dem Vorpositionierungsschritt zusammen mit dem Sensorelement in der Montagerichtung das Dämpferrohr aufgesteckt.
In einer weiteren konkreten Umsetzung ist vorgesehen, dass in dem Fügeschritt der Schrumpfschlauch über die gesamte Positioniereinrichtung sowie das Sensorelement gestülpt wird und anschließend unter Wärmeeinwirkung aufgeschrumpft wird. Insbesondere ist die Temperatur in dem Fügeschritt so hoch gewählt, dass der an der Innenseite des Schrumpfschlauch befindliche Klebstoff aktiviert bzw. verflüssigt wird. Hierdurch erfolgt zusätzlich eine stoffschlüssige Verbindung der beteiligten Komponenten. Beispielsweise kann die Wärmeeinwirkung mittels Heißluft, Infrarot-Licht oder Laserlicht erfolgen. Alternativ kann die Wärmeeinwirkung jedoch auch mittels vorhandener Prozesswärme erfolgen, welche beispielsweise bei der Montage der Dämpfervorrichtung auftritt.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Dämpfervorrichtung als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine perspektivische Detaildarstellung der Dämpfervorrichtung mit einer Positioniereinrichtung nach einem Vorpositionierungsschritt;
3 eine perspektivische Darstellung der Positioniereinrichtung gemäß 2;
4 eine perspektivische Darstellung der Positioniereinrichtung gemäß 2 mit dem Sensorelement bei einem Vormontageschritt;
5 eine perspektivische Detaildarstellung der Dämpfervorrichtung mit der vorpositionierten Positioniereinrichtung nach einem Fügeschritt.

1 zeigt eine Dämpfervorrichtung 1, welche beispielsweise als ein Schwingungsdämpfer für ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs ausgebildet ist. Die Dämpfervorrichtung 1 kann beispielsweise als ein hydraulischer oder pneumatischer Schwingungsdämpfer ausgebildet sein.
Die Dämpfervorrichtung 1 weist ein Dämpferrohr 2 sowie eine Kolbenstange 3 auf, wobei die Kolbenstange 3 in einer axialen Richtung in Bezug auf eine Längsachse 100 bewegbar in dem Dämpferrohr 2 geführt ist. Zur Anbringung der Dämpfervorrichtung 1, insbesondere im Bereich einer Radaufhängung, weist das Dämpferrohr 2 endseitig einen ersten Anbindungsabschnitt 4a und die Kolbenstange 3 endseitig einen zweiten Anbindungsabschnitt 4b auf. Die beiden Anbindungsabschnitte 4a, 4b sind jeweils als ein Lagerauge ausgebildet, in welches beispielsweise ein Gelenk eingesetzt werden kann. In einer Einbausituation sind die beiden Anbindungsabschnitte 4a, 4b an dem Fahrzeug fixiert.
Die Dämpfervorrichtung 1 weist ein Schutzrohr 5 auf, welches das Dämpferrohr 2 und die Kolbenstange 3 in Umfangsrichtung umgibt. Das Schutzrohr 5 dient dazu die Eintrittsstelle der Kolbenstange 3 in das Dämpferrohr 2 gegen einen Fremdpartikeleintrag, wie z.B. Schmutz, Staub, etc., zu schützen. Das Schutzrohr 5 ist im Bereich des zweiten Anbindungsabschnitts 4b fest mit der Kolbenstange 3 verbunden, sodass das Schutzrohr 5 bei einer Relativbewegung 101 zwischen Kolbenstange 3 und Dämpferrohr 2 in axialer Richtung durch die Kolbenstange 3 mitgenommen wird. Beispielsweise ist das Schutzrohr 5 als ein Kunststoffrohr ausgebildet.
Die Dämpfervorrichtung 1 weist eine Sensoreinheit 6 auf, welche zur Erfassung einer Relativposition zwischen dem Dämpferrohr 2 und der Kolbenstange 3 dient. Die Sensoreinheit 6 ist als ein lineares Wegmesssystem ausgebildet, welches dazu ausgebildet ist, eine sich einstellende Relativposition des Dämpferrohrs 2 und der Kolbenstange 3 basierend auf der Relativbewegung 101 zu erfassen. Hierzu weist die Sensoreinheit 6 ein Sensorelement 7 sowie eine Erfassungseinrichtung 8 auf, welche zur Erfassung einer Position des Sensorelements 7 ausgebildet ist.
Das Sensorelement 7 ist dabei an einem Außenumfang des Dämpferrohrs 2 angeordnet und die Erfassungseinrichtung 8 ist gegenüberliegend zu dem Sensorelement 7 beispielsweise außenseitig an dem Schutzrohr 5 angeordnet, wobei sich die Erfassungseinrichtung 8 in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse 100 über einen linearen Erfassungsbereich 102 erstreckt. Der Erfassungsbereich 102 ist dabei derart ausgelegt, dass das Sensorelement 7 bei der Relativbewegung 101 dauerhaft in dem Erfassungsbereich 102 angeordnet und durch die Erfassungseinrichtung 8 erfassbar ist. Vorzugsweise erstreckt sich der Erfassungsbereich 102 über den kompletten Hub der Kolbenstange 3.
Beispielsweise erfolgt die Erfassung mittels einer magneto-induktiven Erfassungstechnik. Hierzu ist das Sensorelement 7 als ein stabförmiger Permanentmagnet ausgebildet, welcher ein dauerhaftes Magnetfeld erzeugt. Die Erfassungseinrichtung 8 ist als eine Spulenanordnung mit mehreren sich über den Erfassungsbereich 102 erstreckende Spulen, nicht dargestellt, ausgebildet, wobei mindestens eine der Spulen als eine Sendespule und mindestens eine der Spulen als eine Empfangsspule ausgebildet ist. In Abhängigkeit der Relativposition des Sensorelements 7 ergibt sich eine positionsabhängige Überkopplung zwischen der Sende- und Empfangsspule, wobei durch Auswertung von Signalen der Empfangsspule die Relativposition des Sensorelements 7 feststellbar ist. Beispielsweise sind die Spulen auf einer Leiterplatte angeordnet und/oder in diese integriert.
2 zeigt das Sensorelement 7 in einem vorpositionierten Zustand am Außenumfang des Dämpferrohrs 2. Die Sensoreinheit 6 weist hierzu eine Positioniereinrichtung 9 auf, über welche das Sensorelement 7 während eines Montageprozesses am Außenumfang des Dämpferrohrs 2 gehalten ist. Die Positioniereinrichtung 9 ist dabei nicht dafür ausgelegt eine dauerhafte Verbindung von Sensorelement 7 und Dämpferrohr 2 zu garantieren, sondern eine feste Lage des Sensorelements 7 während des Montageprozesses sicherzustellen.
Die Positioniereinrichtung 9 weist hierzu einen Aufnahmeabschnitt 10, in welchem das Sensorelement 7 verliersicher aufgenommen ist, sowie einen sich an den Aufnahmeabschnitt 10 anschließenden Klammerabschnitt 11 auf, über welche die Positioniereinrichtung 9 klemmend an dem Dämpferrohr 2 gehalten ist. Das Sensorelement 7 ist dabei innerhalb des Aufnahmeabschnittes 10 lagefest bezüglich seiner rotatorischen und translatorischen Freiheitsgrade gesichert. Die Positioniereinrichtung 9 ist über den Klammerabschnitt 11 in einer Montagerichtung 103 an dem Dämpferrohr 2 aufgesteckt, wobei der Klammerabschnitt 11 eine Klemmkraft 104 in radialer Richtung auf das Dämpferrohr 2 aufbringt. Somit ist das Sensorelement 7 im montierten Zustand der Positioniereinrichtung 9 aufgrund des zwischen Klammerabschnitt 11 und Dämpferrohr 2 gebildeten Kraftschlusses in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse 100 gegen Verschieben sowie in Umfangsrichtung um die Längsachse 100 gegen Verdrehen gesichert.
Die in 3 gezeigte Positioniereinrichtung 9 ist beispielsweise als ein Kunststoffspritzgussteil ausgebildet, wobei der Aufnahmeabschnitt 10 und der Klammerabschnitt 11 aus einem gemeinsamen Materialabschnitt einstückig gefertigt sind.
Der Aufnahmeabschnitt 10 ist als ein rechteckiges Aufnahmefenster ausgebildet, welches in Bezug auf ein kartesisches Koordinatensystem in einer x-Richtung sowie in einer y-Richtung durch Wandungen 12 begrenzt ist. Das Sensorelement 7 ist einer in Bezug auf das kartesische Koordinatensystem in z-Richtung bezogenen weiteren Montagerichtung 105 in den Aufnahmeabschnitt 10 montierbar. Der Aufnahmeabschnitt 10 ist dabei in der weiteren Montagerichtung 105 durch in den vier Eckbereichen der Wandungen 12 ausgebildete Stützkonturen 13 begrenzt, an welchen das Sensorelement 7 in der weiteren Montagerichtung 105 abstützbar ist. Im montierten Zustand der Positioniereinrichtung 9 an dem Dämpferrohr 2 fallen die x-Richtung und eine Axialrichtung bezogen auf die Längsachse 100 sowie die z- bzw. y-Richtung und eine Radialrichtung bezogen auf die Längsachse 100 zusammen.
Weiterhin weist der Aufnahmeabschnitt 10 an den beiden in y-Richtung einander gegenüberliegenden Wandungen 12 jeweils einen Schnapphaken 14 auf, um das Sensorelement 7 entgegen der weiteren Montagerichtung 105 gegen Verlieren zu sichern. Die Schnapphaken 14 erstrecken sich hierzu jeweils mittig der jeweiligen Wandung in z-Richtung und sind in y-Richtung federelastisch verformbar. Durch die Verwendung der Schnapphacken 14 ist eine schnelle Montage des Sensorelements 7 in dem Aufnahmeabschnitt 10 möglich.
Der Klammerabschnitt 11 ist durch zwei an die in y-Richtung einander gegenüberliegenden Wandungen 12 angeformte Klammerarme 15 gebildet. Die Klammerarme 15 erstrecken sich in Umfangsrichtung bogenförmig und weisen eine zu dem Dämpfrohr 2 komplementäre oder zumindest ähnliche Formgebung auf. Die Klammerarme 11 sind dabei in y-Richtung federelastisch ausgebildet und bilden eine elastisch aufweitbare Klammeröffnung 16 zur klemmenden Aufnahme des Dämpferrohrs 2. Die Erzeugung der Klemmkraft 104 im montierten Zustand wird zum einen durch die elastische Verformbarkeit der Klammerarme 11 sowie zum anderen durch deren Formgebung geprägt. Zur Erhöhung der Klemmkraft 104 weist die durch die Klammerarme 11 gebildete Klammeröffnung 16 einen geringeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Dämpferrohres 2 auf. Zur weiteren Erhöhung der Klemmkraft 104 weisen die beiden Klammerarme 15 an ihren freien Enden jeweils eine radial nach innen abgewinkelte Lasche 17 auf.
Bei der in 4 gezeigten Vormontage wird das Sensorelement 7 in einem Vormontageschritt vor der Vorpositionierung der Positioniereinrichtung 9 an dem Dämpferrohr 2 in der weiteren Montagerichtung 105 in den Aufnahmeabschnitt 10 eingesetzt. Die beiden Schnapphaken 14 weisen stirnseitig jeweils eine in der weiteren Montagerichtung 105 ausgerichtete Anlauffläche 18 auf, an welcher das Sensorelement 7 bei der Montage anläuft und die Schnapphaken 14 elastisch nach außen verformt. Das Sensorelement 7 wird dabei so weit in den Aufnahmeabschnitt 10 eingesetzt bis dieses an den Stützkonturen 13 anliegt, wobei zugleich die Schnapphaken 14 das Sensorelement 7 entgegen der weiteren Montagerichtung 105 hintergreifen bzw. verhaken, um das Sensorelement 7 gegen verlieren zu sichern.
Das Sensorelement 7 ist im montierten Zustand somit in x- und y-Richtung jeweils zwischen den Wandungen 12 sowie in z-Richtung zwischen der Stützkontur 13 und den Schnapphaken 14 formschlüssig aufgenommen. Das Sensorelement 7 und die Positioniereinrichtung 9 sind somit zu einer gemeinsamen, handhabbaren Baueinheit gefügt, welche in einem an den Vormontageschritt anschließenden Vorpositionierungsschritt an dem Dämpferrohr 2 in der Montagerichtung 103 vorpositioniert wird. Beispielsweise kann die Positioniereinrichtung 9 mittels eines entsprechenden Handhabungsgeräts (manuell oder automatisiert) in eine Endposition an dem Dämpferrohr 2 gebracht werden.
Bei der in 5 gezeigten Endmontage wird ein Schrumpfschlauch 19 in einem Fügeschritt nach der Vorpositionierung der Positioniereinrichtung 9 an dem Dämpferrohr 2 axial in Bezug auf die Längsachse 100 über die Positioniereinrichtung 9 gestülpt und unter Wärmeeinwirkung aufgeschrumpft, um eine dauerhafte Verbindung zwischen Positioniereinrichtung 9 und Dämpferrohr 2 zu erzeugen. Hierbei wird der Schrumpfschlauch 19 unter Wärmeeinwirkung von seinem Anfangsdurchmesser stark reduziert, wodurch sich der Schrumpfschlauch 19 an die Positioniereinrichtung 9 sowie das Dämpferrohr 2 anlegt. Durch die Wärmeeinwirkung wird zudem ein an der Innenseite des Schrumpfschlauchs 19 befindlicher Heißschmelzklebstoff aktiviert, wodurch eine stoffschlüssige Verbindung der beteiligten Komponenten erfolgt.
Der Schrumpfschlauch 19 ist beispielsweise derart dimensioniert, dass der Anfangsdurchmesser des Schrumpfschlauch 19 problemlos über die vorpositionierte Positioniereinrichtung 9 gestülpt werden kann, ohne diese in ihrer Lage zu verändern. Nachdem der Schrumpfschlauch 19 in Position gebracht wurde, erfolgt die Wärmeeinwirkung, z.B. mittels einer Wärmequelle oder einer bereits vorhandenen Prozesswärme, um den Schrumpfvorgang einzuleiten.
Die Verwendung des Schrumpfschlauchs 19 hat den Vorteil, dass die Lage der Positioniereinrichtung 9 dauerhaft gesichert ist und gleichzeitig das Sensorelement 7 vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Der Schrumpfschlauch 19 fungiert dementsprechend als günstiges Befestigungs- und Abdichtungsmittel für die beteiligten Bauteile. Es kann somit ein kostengünstiger Korrosionsschutz für das Sensorelement 7 realisiert werden. Zudem kann die Positioniereinrichtung 9 kostengünstig ausgelegt werden, da diese schwerpunktmäßig nur zur Lagesicherung während des Montageprozesses benötigt wird und nicht die dauerhafte Verbindung von Sensorelement 7 und Dämpferrohr 2 gewährleisten muss.
Bezugszeichen

1: Dämpfervorrichtung
2: Dämpferrohr
3: Kolbenstange
4a, b: Anbindungsabschnitte
5: Schutzrohr
6: Sensoreinheit
7: Sensorelement
8: Erfassungseinrichtung
9: Positioniereinrichtung
10: Aufnahmeabschnitt
11: Klammerabschnitt
12: Wandungen
13: Stützkonturen
14: Schnapphaken
15: Klammerarme
16: Klammeröffnung
17: Lasche
18: Anlauffläche
19: Schrumpfschlauch
100: Längsachse
101: Relativbewegung
102: Erfassungsbereich
103: Montagerichtung
104: Klemmkraft
105: weitere Montagerichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102020205478 A1 [0003]

Claims

Dämpfervorrichtung (1), mit einem Dämpferrohr (2), mit einer Kolbenstange (3), wobei die Kolbenstange (3) in axialer Richtung in Bezug auf eine Längsachse (100) bewegbar in dem Dämpferrohr (2) geführt ist, mit einer Sensoreinheit (6) zur Erfassung einer Relativposition in axialer Richtung zwischen dem Dämpferrohr (2) und der Kolbenstange (3), wobei die Sensoreinrichtung (6) mindestens ein Sensorelement (7) und eine Erfassungseinrichtung (8) zur Erfassung der Position des Sensorelements (7) umfasst, wobei das Sensorelement (7) an dem Dämpferrohr (2) angeordnet und die Erfassungseinrichtung (8) mit der Kolbenstange (3) bewegungsgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) eine Positioniereinrichtung (9) zur lagerichtigen Vorpositionierung des Sensorelements (7) an dem Dämpferrohr (2) bei einem Montageprozess aufweist, wobei die Positioniereinrichtung (9) einen Aufnahmeabschnitt (10) zur verliersicheren Aufnahme des Sensorelements (7) sowie einen Klammerabschnitt (11) zur klemmenden Befestigung der Positioniereinrichtung (9) in einer Montagerichtung (103) an dem Dämpferrohr (2) aufweist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (7) in dem Aufnahmeabschnitt (10) bezüglich seiner translatorischen und rotatorischen Freiheitsgrade festgelegt ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (7) in einer weiteren Montagerichtung (105) in den Aufnahmeabschnitt (10) eingesetzt und entgegen der weiteren Montagerichtung (105) durch eine Schnappverbindung gehalten ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagerichtung (103) und die weitere Montagerichtung (105) in Bezug auf die Längsachse (100) durch jeweils einen radialen Richtungsvektor definiert sind.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (10) in Bezug auf die Längsachse (100) in einer Axialrichtung (x-Richtung) und in einer Querrichtung (y-Richtung) beidseitig durch jeweils eine Wandung (12) begrenzt ist, wobei das Sensorelement (7) in der Axialrichtung (x-Richtung) und in der Querrichtung (y-Richtung) formschlüssig zwischen den Wandungen (12) angeordnet ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in die beiden gegenüberliegenden Wandungen (12) in Axialrichtung (x-Richtung) und/oder in Querrichtung (y-Richtung) jeweils mindestens ein elastisch verformbarer Schnapphaken (14) zur Bildung der Schnappverbindung integriert ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klammerabschnitt (11) zwei das Dämpferrohr (2) zumindest teilweise umgreifende Klammerarme (15) aufweist, welche eine elastisch aufweitbare Klammeröffnung (16) zur klemmenden Aufnahme des Dämpferrohrs (2) bilden.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Innendurchmesser der Klammeröffnung (16) kleiner als ein Außendurchmesser des Dämpferrohrs (2) ist, sodass die beiden Klammerarme (15) im Montagezustand unter Aufbringen einer Klemmkraft an dem Außenumfang des Dämpferrohrs (2) kraftschlüssig anliegen.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der Klammerabschnitt (11) aus einem elastisch verformbaren Material, insbesondere Kunststoff, ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeabschnitt (10) und der Klammerabschnitt (11) aus eine gemeinsamen Materialabschnitt gefertigt sind.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (6) einen Schrumpfschlauch (19) aufweist, wobei die Positioniereinrichtung (9) durch den Schrumpfschlauch (19) an dem Außenumfang des Dämpferrohrs (2) fixiert ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrumpfschlauch (19) an der Innenseite mit einem Klebstoff beschichtet ist.
Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (7) als ein Permanentmagnet ausgebildet ist und dass die Erfassungseinrichtung (8) als eine Spulenanordnung ausgebildet ist, wobei sich die Spulenanordnung in axialer Richtung in Bezug auf die Längsachse (100) über einen linearen Erfassungsbereich (102) erstreckt.
Verfahren zur Montage eines Sensorelements (7) an einem Dämpferrohr (2) einer Dämpfervorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem: - in einem Vormontageschritt das Sensorelement (7) in den Aufnahmeabschnitt (10) der Positioniereinrichtung (9) vormontiert wird; - in einem Vorpositionierungsschritt die Positioniereinrichtung (9) mit dem vormontierten Sensorelement (7) lagerichtig an dem Dämpferrohr (2) vorpositioniert und über den Klammerbschnitt (11) klemmend an dem Dämpferrohr (2) befestigt wird; - in einem Fügeschritt die Positioniereinrichtung (9) samt Sensorelement (7) dauerhaft mit dem Dämpferrohr (2) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fügeschritt ein Schrumpfschlauch (19) über die gesamte Positioniereinrichtung (9) sowie das Sensorelement (7) gestülpt wird und anschließend unter Wärmeeinwirkung aufgeschrumpft wird.