DE4117462C2 - Stoßdämpfer - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Stoßdämpfer der im Oberbe­ griff von Anspruch 1 erläuterten Art.

Aus der US-PS 4 596 155 ist eine Lastaufnahmezelle bekannt, die die Merkmale des im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebenen Stoßdämpfers zeigt. Die Lastaufnahmezelle weist einen zylindri­ schen Körper auf, dessen unteres Ende mit einem Deckel ver­ schlossen ist. Der Deckel ist über eine umlaufende Vertiefung teilweise vom zylindrischen Körper getrennt. Auf diesem Deckel wird ein Sensorkörper mittels Schrauben befestigt, auf dem Dehnmeßstreifen vorgesehen sind, mit denen die Verformung er­ faßt wird. Bei der Konzeption dieser Lastmeßzelle kommt es im wesentlichen auf die unterschiedliche Ausbildung des Sensorkör­ pers selbst an, wobei die Anordnung eines Sensorkörpers in die­ ser Lastzelle grundsätzlich anders ist, als die Anordnung des Sensorkörpers gemäß der vorliegenden Erfindung im Deckel eines Stoßdämpfers.

Die DE 30 08 441 A1 beschreibt eine weitere Lastmeßzelle, wobei hier im Vordergrund steht, daß das Gehäuse dieser Lastmeßzelle durch eine Membran hermetisch verschlossen wird, um das Innere der Lastmeßzelle, insbesondere das piezoresistive Lastmeßele­ ment, vor Umgebungseinflüssen zu schützen.

Die DE 37 15 472 A1 zeigt eine Einrichtung zum Messen von Kräf­ ten und Momenten, welche auf Fahrzeugreifen einwirken. Auch hier ist die Gestaltung grundsätzlich anders, als die Gestal­ tung gemäß der vorliegenden Erfindung.

Die japanische Gebrauchsmusteranmeldung Nr. 61-91415 offenbart eine Vorrichtung zum Erfassen einer Eingangslast, welche ein piezoelektrisches Element verwendet. Diese bekannte Erfassungs­ vorrichtung tendiert dazu, ein inkorrektes Ausgangssignal zu erzeugen, wenn eine radial wirkende Last aufgebracht wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Stoßdämpfer zu schaffen, welcher sowohl die radiale Kom­ ponente einer Eingangslast als auch eine axiale Komponente die­ ser Last erfassen kann.

Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung und Anordnung des Sen­ sorkörpers, der in einem ersten Bereich gegen die sich radial erstreckende Wand gepreßt wird, während die sich radial er­ streckenden Bereiche des Sensorkörpers im Abstand zu dem zwei­ ten Bereich dieser Wand gehalten sind, ist es auf konstruktiv einfache Weise möglich, bei einem Stoßdämpfer die radial wir­ kende und die axial wirkende Eingangslast zu erfassen.

Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu ent­ nehmen.

Es wird weiterhin auf die deutsche Patentanmeldung DE 41 06 442 A1 verwiesen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine vergrößerte Teildarstellung eines hydraulischen Stoßdämpfers;

Fig. 2 eine Untersicht eines Sensorkörpers;

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt durch die Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 ein Schaltdiagramm zum Erfassen einer radialen Komponente einer Eingangslast; und

Fig. 5 ein Schaltdiagramm zum Erfassen einer Axialkomponente der Eingangslast.

Fig. 1 zeigt einen Bereich eines hydraulischen Stoßdämpfers, der einen fluidgefüllten Zylinder 1 aufweist. Innerhalb des Zylinders 1 ist ein Betätigungselement 12 angeordnet, um einen variablen Strömungsbegrenzer (nicht dargestellt) zu betätigen. Der variable Strömungsbegrenzer schafft einen verengten Strömungskanal, durch welchen ein Dämpfungsfluid zwischen einem ersten Bereich des Zylinders 1 und einem zweiten Bereich des Zylinders 1, und zwar über einen nicht dargestellten Kolben, der gleitend in dem Zylinder 1 angeordnet ist, strömt.

Der Zylinder 1 hat ein oberes Ende, welches in Fig. 1 zu sehen ist, das durch einen Deckel 2 mit einer integralen Aufhängestange 3 geschlossen ist. Die Aufhängestange 3 hat einen oberen Endbereich, gemäß der Ansicht in Fig. 1, der mit einer Kraftfahrzeugkarosserie verbunden ist, die nicht dargestellt ist, und zwar über einen Aufhängeisolator.

Die Aufhängestange 3 ist mit einer axialen Bohrung 3a versehen. Der Deckel 2 hat eine sich radial erstreckende Wand 2a, die das obere Ende des Zylinders 1 definiert, und die axiale Bohrung 3a hat ein Ende, welches an einer kreisförmigen Öffnung innerhalb dieser sich radial erstreckenden Wand 2a endet. Die axiale Bohrung 3a ist in einem Bereich benachbart dieser kreisförmigen Öffnung mit Gewinde versehen, um einen Bolzen 14 aufzunehmen, der einen sich radial erstreckenden Kopf 14a beinhaltet, und der mit einer axialen Bohrung 14b ausgebildet ist, die axial in bezug zur Bohrung 3a ausgerichtet ist. Der Kopf 14a hat eine sich radial erstreckende ringförmige Wand 14c, die der sich radial erstreckenden Wand 2a gegenüberliegt und von dieser beabstandet ist.

Zwischen diesen beiden sich radial erstreckenden Enden 2a und 14c ist ein Sensorkörper 90 angeordnet. Der Sensorkörper 90 wird durch eine Platte gebildet, die eine zentrale Öffnung 90a aufweist, definiert durch den inneren Umfang eines kontinuierlichen Ringes 90b. Der innere Umfangsbereich des Ringes 90b ist zwischen den sich radial erstreckenden Wänden 2a und 14c eingeschoben. Eine Kraft, mit welcher der Ring 90b des Sensorkörpers 90 auf die sich radial erstreckende Wand 2a gepreßt wird ist steuerbar, indem der Bolzen 14 gedreht wird.

Fig. 2 ist eine Unteransicht des Sensors 9. Wie am besten in Fig. 2 zu sehen ist, beinhaltet der Sensorkörper 90 zwei Paare von sich radial erstreckenden verjüngenden Bereichen 90c, die sich radial nach außen von dem Ring 90b aus erstrecken. Die beiden sich radial erstreckenden verjüngenden Bereiche 90c von jedem Paar sind einander diametral entgegengesetzt angeordnet und alle sich radial erstreckenden verjüngenden Bereiche 90c sind winkelmäßig gleich voneinander beabstandet. Jeder der sich verjüngenden Enden 90d ist abgerundet, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, um eine Schwenkachse P1 zu bilden. Vier Dehnmeßstreifen 91a, 91b, 91c und 91d sind auf den sich radial erstreckenden verjüngenden Bereichen 90c angeordnet, und zwar auf der Seite, die von der sich radial erstreckenden Wand 2a (s. Fig. 1) abgewandt ist. Jeder der Dehnmeßstreifen 91a, 91b, 91c und 91d ist im Zentrum des entsprechenden, sich radial erstreckenden verjüngten Bereich 90c angeordnet. In Fig. 2 zeigt ein gestrichelt dargestellter innerer Kreis b einen Bereich, an welchem der Sensorkörper 90 zwischen den sich radial erstreckenden Wänden 2a und 14c abgestützt wird, während eine gestrichelte Linie, die einen äußeren Kreis darstellt, die vier Schwenkachsen P1 verbindet. Die Kreise a und b sind koaxial.

Bezug nehmend wieder auf Fig. 1 ist eine Scheibe 4 zwischen der sich radial erstreckenden Wand 2a und den Schwenkachsen P1 angeordnet, welche die sich radial erstreckenden verjüngten Bereiche 90c von der sich radial erstreckenden Wand 2a weg verformt. In diesem anfänglichen Stadium des Lastsensors 9 ist jeder der Dehnmeßstreifen 91a, 91b, 91c und 91d einer anfänglichen Druckspannung unterworfen. Der Betrag dieser Druckspannung wird reduziert, wenn eine Eingangslast auf den Deckel 2 von der Achsanordnung zunimmt.

Eine detaillierte Beschreibung der Dehnmeßstreifen wird nicht vorgenommen, da derartige Dehnmeßstreifen im Stand der Technik bekannt sind. Elektrische Leitungen, von denen nur eine durch das Bezugszeichen 92 bezeichnet ist, sind mit den Dehnmeßstreifen 91a, 91b, 91c und 91d verbunden und erstrecken sich nach oben hin durch die Bohrungen 14b und 3a. Die Leitungen, welche zu dem Betätigungselement 12 geführt sind, erstrecken sich ebenfalls nach oben durch die Bohrungen 14b und 3a.

Wie in bezug auf die Fig. 2 zu verstehen ist, bilden die Dehnmeßstreifen 91a und 91b das erste Paar und die beiden anderen Dehnmeßstreifen 91c und 91d das zweite Paar.

Die Fig. 4 zeigt einen Biegemomenterfassungsschaltkreis F, in dem die beiden Dehnmeßstreifen 91a und 91b des ersten Paares und die Referenzwiderstände R₁ und R₂ eine Wheatston′sche Brücke bilden. Die Dehnmeßstreifen 91a und 91b sind parallel geschaltet in bezug auf die beiden Ausgangsklemmen A und B. Mit dieser Anordnung der beiden Dehnmeßstreifen 91a und 91b bewirkt das Aufbringen der axialen Last auf den Sensorkörper 90 keine Änderung in einem Ausgangspotential e₀₁, da der Grad und die Richtung der Verformung der Dehnmeßstreifen 91a und 91b die gleichen sind und keine Unterschiede in ihren Widerständen auftreten. In Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen E ein Eingangspotential, das über zwei Eingangsklemmen C und D aufgebracht wird. Nach Aufbringen einer radialen Eingangslast, d. h. einer Biegebeanspruchung, nimmt der Grad der Druckspannung von einem der Dehnmeßstreifen 91a und 91b zu, während der Grad der Druckspannung des anderen Dehnmeßstreifens abnimmt, und darum tritt ein Unterschied zwischen den Widerständen der Dehnmeßstreifen 91a und 91b auf. Im Ergebnis ändert sich das Ausgangspotential e₀₁. Deshalb kann der Schaltkreis F nur eine radiale Last erfassen.

Die beiden anderen Dehnmeßstreifen 91c und 91d des zweiten Paares und drei Bezugswiderstände R₃, R₄ und R₅ bilden eine Wheatston′sche Brücke eines Axiallast-Erfassungsschaltkreises G, wie in Fig. 5 gezeigt. In Fig. 5 sind die Dehnmeßstreifen 91c und 91d in Reihe geschaltet in bezug auf die beiden Ausgangsklemmen A und B, so daß nur eine axiale Last erfaßt wird, da die Wirkungen der Dehnmeßstreifen 91c und 91d beim Aufbringen einer radialen Last gegeneinander aufgehoben werden und kein Unterschied im Ausgangspotential e₀₂ auftritt.

Aus der vorstehenden Beschreibung ergibt sich, daß mit einem einzelnen Sensorkörper mit einer Vielzahl darauf angeordneter Dehnmeßstreifen die radiale Komponente einer Eingangslast sowie deren axialen Komponente erfaßt werden kann.

Claims (9)

1. Stoßdämpfer mit einem Zylinder (1), der ein erstes axiales Ende aufweist, einem Deckel (2), der das erste axiale Ende des Zylinders (1) abdeckt, und der eine sich radial erstreckende Wand (2a) aufweist, welche das erste axiale Ende des Zylinders (1) bildet, sowie einem Sensorkörper (90), der einen Ring (90b) sowie zwei Paare von sich radial erstreckenden Bereichen (90c) aufweist, die sich vom Ring (90b) radial nach außen erstrecken, einem ersten und einem zweiten Paar von einander diametral gegenüberliegenden Sensorelementen (91a, 91b, 91c, 91d), auf den sich radial erstreckenden Bereichen (90c) des Sensorkörpers (90), einer ersten Brückenschaltung, in welcher das erste Paar der einander gegenüberliegenden Sensorelemente (91a, 91b) in Serie geschaltet sind, und einer zweiten Brückenschaltung, in welcher das zweite Paar der einander gegenüberliegenden Sensorelementen (91c, 91d) parallel geschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (90b) fest an der sich radial erstreckenden Wand (2a) in einem ersten Bereich befestigt ist, und daß dies sich radial erstreckenden Bereiche (90c) Enden (90d) aufweisen, die jeweils in einem Abstand zu einem zweiten Bereich der sich radial erstreckenden Wand (2a) gehalten sind.

2. Stoßdämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich radial erstreckenden Bereiche zu ihren Enden (90d) hin verjüngt sind.

3. Stoßdämpfer gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes sich verjüngende Ende (90d) abgerundet ist, um eine Schwenkachse (P1) zu bilden.

4. Stoßdämpfer gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Scheibe (4) zwischen der sich radial erstreckenden Wand (2a) und den Schwenkachsen (P1) angeordnet ist.

5. Stoßdämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (90b) zwischen der sich radial erstreckenden Wand (2a) des Deckels (2) und einer sich radial erstreckenden Wand (14c) eines Kopfes (14a) eines Bolzens (14) angeordnet ist, der in einer Bohrung (3a) einer Aufhängestange (3) aufgenommen ist, die einstückig mit dem Deckel (2) ausgebildet ist.

6. Stoßdämpfer gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kraft, mit welcher der Ring (90b) des Sensorkörpers (90) gegen die sich radial erstreckende Wand (2a) des Deckels (2) gepreßt wird, durch den Bolzen (14) einstellbar ist.

7. Stoßdämpfer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkörper (90) die Form einer Platte aufweist.

8. Stoßdämpfer gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorelemente (91a, 91b, 91c, 91d) Dehnmeßstreifen sind.

9. Stoßdämpfer gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Brückenschaltung Wheatston′sche Brücken sind.