DE4427559A1 - Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, insbesondere zur Anordnung zwischen einem Radträger und dem Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeugs.

Aus der GB-A-92 23 082.0 ist es bekannt, die Dämpfungs­ charakteristik der den einzelnen Rädern eines Kraftfahr­ zeugs zugeordneten Schwingungsdämpfer abhängig von Be­ triebszustandsgrößen zu verändern. Abhängig von den Signalen mehrerer Beschleunigungssensoren, zu welchen auch Sensoren gehören, die die Radbeschleunigung messen, schaltet eine Dämpfersteuerung die Dämpfungscharakteri­ stik, d. h. die Kennlinie, nach welcher sich die Dämpf­ kraft in Abhängigkeit von der Verstellgeschwindigkeit des Schwingungsdämpfers ändert, zwischen drei Stufen - hart - mittel - weich - um. Die Dämpfersteuerung reagiert damit durch Umschalten der Dämpfungscharakteristik in Richtung "hart" auf die Anforderung einer erhöhten Fahrsicherheit und in Richtung "weich" auf Anforderung von erhöhtem Fahrkomfort.

Einzelheiten eines Schwingungsdämpfers mit veränderbarer Dämpfkraft sind beispielsweise aus DE-A-40 24 920 be­ kannt. Ein solcher Schwingungsdämpfer, bei welchem es sich um einen Einrohrdämpfer oder einen Zweirohrdämpfer handeln kann, umfaßt eine Zylindereinheit, in der eine Kolbeneinheit verschiebbar geführt ist. Die Kolbeneinheit hat eine abgedichtet aus der Zylindereinheit herausge­ führte Kolbenstange, die zusammen mit der Zylindereinheit zum Anschluß des Schwingungsdämpfers zwischen dem Fahr­ zeugaufbau und dem Radträger bestimmt ist. Die Kolbenein­ heit teilt in der Zylindereinheit mehrere Fluidenkammern voneinander ab, von denen wenigstens zwei durch wenig­ stens eine Fluidenverbindung miteinander verbunden sind. An der Zylindereinheit ist eine mit einem elektrischen Stellantrieb versehene Ventilbaugruppe befestigt, die den Fluidenströmungsquerschnitt dieser Fluidenverbindung variiert. Der Fluidenströmungsquerschnitt, der durch den Öffnungsquerschnitt der Ventilbaugruppe, aber auch durch gesonderte Drosselstellen bestimmt sein kann, legt die Dämpfungscharakteristik in den Schaltstellungen der Ventilbaugruppe fest. Bei der Ventilbaugruppe kann es sich aber auch um ein analog schaltendes Ventil handeln.

Bei herkömmlichen Schwingungsdämpfern mit veränderbarer Dämpfkraft sind die der Dämpfersteuerung zugeordneten Beschleunigungssensoren gesondert an geeigneten Baugrup­ pen des Kraftfahrzeugs angeordnet, beispielsweise an dem Fahrzeugaufbau, wie dies in DE-A-36 24 493 erläutert ist. Abgesehen davon, daß gesonderte Befestigungsmittel für solche Beschleunigungssensoren vorgesehen sein müssen, was wiederum die Montage erschwert, muß jeder Beschleu­ nigungssensor auch über ein eigenes Anschlußkabel mit der Dämpfersteuerung verbunden werden. Die Vielfalt derarti­ ger Kabel erhöht naturgemaß die Defektanfälligkeit.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft anzugeben, der den Aufwand für Konstruktionsteile und Montage des Gesamtsystems, in das er zu integrieren ist, verringert.

Die Erfindung geht aus von einem Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, welcher umfaßt:
eine Zylindereinheit,
eine in der Zylindereinheit verschiebbar geführte und in der Zylindereinheit mehrere Fluidenkammern voneinander abteilende Kolbeneinheit mit einer aus der Zylinderein­ heit abgedichtet herausgeführten Kolbenstange,
wenigstens eine Fluidenverbindung zwischen wenigstens zwei der Fluidenkammern
und eine an der Zylindereinheit befestigte, einen elek­ trischen Stellantrieb umfassende Ventilbaugruppe zur Variation des Fluidenströmungsquerschnitts dieser Flui­ denverbindung, wobei zumindest der Stellantrieb der Ventilbaugruppe Bestandteil einer für sich an der Zylin­ dereinheit befestigbaren, einen mehradrigen Anschlußka­ belabschnitt umfassenden Baueinheit bildet.

Bei einem solchen Schwingungsdämpfer besteht die erfin­ dungsgemäße Verbesserung darin, daß die Baueinheit einen Beschleunigungssensor trägt, der die Größe der im wesent­ lichen in Verschieberichtung der Kolbeneinheit auftreten­ den Beschleunigung der Zylindereinheit erfaßt und daß der Anschlußkabelabschnitt wenigstens eine zum Stellantrieb führende Leitung und wenigstens eine zum Beschleunigungs­ sensor führende Leitung einteilig verbindet.

Da der Beschleunigungssensor zu einer Baueinheit mit dem Stellantrieb der Ventilbaugruppe verbunden ist, entfallen die bei herkömmlichen Beschleunigungssensoren für die Karosseriebefestigung erforderlichen Befestigungsmittel und der zur Befestigung erforderliche Montageschritt. Für den Anschluß an die Dämpfersteuerung genügt ein einziger Kabelabschnitt, der gegebenenfalls gegeneinander abge­ schirmte Adern sowohl für die von dem Beschleunigungssen­ sor gelieferten Meßsignale als auch für die den Stellan­ trieb steuernden Steuersignale enthält. Auch durch diese Maßnahme wird die Montage erleichtert, da die in dem Bereich des Fahrwerks des Kraftfahrzeugs führenden Kabel besonderer Beanspruchung ausgesetzt sind und sorgfältig verlegt werden müssen. Je nach der Einbauart des Schwin­ gungsdämpfers erfaßt der Beschleunigungssensor die Radbe­ schleunigung oder die Aufbaubeschleunigung. Üblicherweise ist die Zylinderbaueinheit mit dem Radträger verbunden, so daß der Beschleunigungssensor die Radbeschleunigung mißt. Soweit der Beschleunigungssensor die Aufbaube­ schleunigung mißt, die Zylindereinheit also am Fahrzeug­ aufbau angeschlossen ist, ist der Beschleunigungssensor zweckmäßig so eingebaut, daß er die Vertikalbeschleuni­ gung des Fahrzeugaufbaus erfaßt. In diesem Fall kann seine Meßrichtung auch etwas stärker von der Verschiebe­ richtung der Kolbeneinheit relativ zur Zylindereinheit abweichen.

Die Ventilbaugruppe ist üblicherweise rotationssymmetrisch aufgebaut und beispielsweise an einem zylindrischen Rohrstutzen der Zylinderbaueinheit befestigt. Um eine eindeutige Zuordnung der Meßrichtung des Beschleunigungs­ sensors zur Verschieberichtung der Kolbeneinheit sicher­ zustellen, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung vorge­ sehen, daß die den Stellantrieb und den Beschleunigungs­ sensor aufweisende Baueinheit einerseits und die Zylin­ dereinheit andererseits einander zugeordnete Indexiermit­ tel umfassen, die die Baueinheit unabhangig von zusätzli­ chen, die Baueinheit an der Zylindereinheit befestigenden Befestigungsmitteln mit im wesentlichen in Verschiebe­ richtung der Kolbeneinheit orientierter Meßrichtung des Beschleunigungssensors an der Zylindereinheit ausrichten. Die eigentliche Befestigung der Baueinheit erfolgt bei­ spielsweise mittels einer Überwurfmutter oder aber durch plastische Deformation einer der beteiligten Komponenten.

Es wäre denkbar, den sowohl zum Anschluß des Beschleuni­ gungssensors als auch des Stellantriebs ausgenutzten Anschlußkabelabschnitt über eine Steckverbindung mit der Baueinheit lösbar zu verbinden. Bevorzugt ist jedoch der Anschlußkabelabschnitt unlösbar mit der Baueinheit ver­ bunden, insbesondere da sich hierbei eine bessere Feuch­ tigkeitsabdichtung erreichen läßt.

Der Stellantrieb, bei dem es sich beispielsweise um einen Elektromagnet, aber auch einen Elektromotor oder derglei­ chen handeln kann, kann einen aus Metall bestehenden, an der Zylindereinheit durch Befestigungsmittel befestigba­ ren Grundkörper haben. Der Beschleunigungssensor ist bevorzugt in einem an dem Grundkörper gehaltenen Kunst­ stoffgehäuse angeordnet, das beispielsweise durch Um­ spritzen des Grundkörpers und des Stellantriebs herge­ stellt werden kann. Der Anschlußkabelabschnitt mündet hierbei bevorzugt in dem Kunststoffgehäuse, das auf diese Weise zugleich für die Abdichtung und gegebenenfalls die Zugentlastung des Anschlußkabelabschnitts sorgt.

Der Beschleunigungssensor kann in den Stellantrieb in­ tegriert sein, ist aber zweckmäßigerweise außerhalb des Bauraums des Stellantriebs angeordnet, so daß er bei einem eventuellen Leck der Ventilbaugruppe nicht unmit­ telbar dem Dämpferfluid ausgesetzt ist. Darüber hinaus kann bei außerhalb des Bauraums des Stellantriebs ange­ ordneten Beschleunigungssensoren deren Meßrichtung unab­ hängig von Bauraumbegrenzungen gewählt werden. So kann der Grundkörper des Stellantriebs beispielsweise an einem radial zur Verschieberichtung der Kolbeneinheit abstehen­ den Rohrstutzen befestigt sein. Der Beschleunigungssensor ist zweckmäßigerweise gegen den Rohrstutzen axial seit­ lich oder/und radial seitlich versetzt angeordnet. Als günstig hat es sich herausgestellt, wenn der Beschleuni­ gungssensor hierbei in Verschieberichtung der Kolbenein­ heit gesehen, radial seitlich gegen den Rohrstutzen versetzt ist, da dann der für den Einbau des Schwingungs­ dämpfers in das Kraftfahrzeug benotigte Bauraum nicht oder nur unwesentlich vergrößert wird.

Im folgenden soll die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Hierbei zeigt:

Fig. 1 einen Axiallängsschnitt durch ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel eines Schwingungsdämpfers gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine teilweise aufgebrochene Seitenansicht einer Variante des Schwingungsdämpfers.

Fig. 1 zeigt einen in ein Fahrwerk eines Kraftfahrzeugs einzubauenden Schwingungsdämpfer mit variabler Dämpf­ kraft. Der Schwingungsdämpfer hat eine an ihrem Ende mit einem Befestigungsorgan 1 für den Anschluß an einen nicht näher dargestellten Radträger versehene Zylindereinheit 3, in deren zylindrischem Druckrohr 5 eine Kolbeneinheit 7 längsverschiebbar geführt ist. Die Kolbeneinheit 7 umfaßt eine in einer Kolbenstangenführung 9 abgedichtet geführte Kolbenstange 11, die an ihrem der Kolbeneinheit 7 abgewandten, aus der Zylindereinheit 3 austretenden Ende ein weiteres Befestigungsorgan 13 für die Verbindung mit dem Fahrzeugaufbau des Kraftfahrzeugs trägt. Das Druckrohr 5 ist von einem auch das Befestigungsorgan 1 tragenden Gehäuserohr 15 dicht umschlossen, und zwischen dem Druckrohr 5 und dem Gehäuserohr 15 ist ein Zwischen­ rohr 17 angeordnet. Der Kolbenführung 9 abgewandt ist das Druckrohr 5 durch eine Bodenventilgruppe 19 begrenzt, so daß die in üblicher Weise mit Dämpferventilen 21 ausge­ rüstete Kolbeneinheit 7 das Druckrohr 5 in zwei Fluiden­ bzw. Arbeitsräume 23 bzw. 25 unterteilt. Das Zwischenrohr 17 und das Gehäuserohr 15 begrenzen einen ringförmigen Fluiden-Ausgleichsraum 27, der bis zu einem Pegel 29 mit Dämpferflüssigkeit und oberhalb davon mit Gas gefüllt ist. Der Fluiden-Ausgleichsraum 27 steht über die Boden­ ventilgruppe 19 in Verbindung mit dem kolbenstangenfernen Arbeitsraum 25. Zwischen dem Druckrohr 5 und dem Zwi­ schenrohr 17 ist ein weiterer Ringraum 31 vorgesehen, der an seinem unteren Ende 33 abgeschlossen ist und im Be­ reich seines oberen Endes über eine Verbindungsbohrung 35 mit dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 23 verbunden ist. Der Ringraum 31 bildet zwischen dem Arbeitsraum 23 und dem Ausgleichsraum 27 eine Fluidenverbindung, deren Fluidenströmungsquerschnitt mittels einer im Strömungsweg zwischen dem mit Dämpferflüssigkeit gefüllten Bereich des Ausgleichsraums 27 und dem Ringraum 31 angeordneten, steuerbaren Ventilbaugruppe 37 in Stufen geändert werden kann.

Im Betrieb des Schwingungsdämpfers wird die Dämpferflüs­ sigkeit durch die Kolbenventile 21 der Kolbeneinheit 7 gedrosselt zwischen den Arbeitsräumen 23, 25 wechselweise verdrängt, wobei in an sich bekannter Weise ein Teil der Dämpferflüssigkeit auch über die Bodenventilgruppe 19 von dem Ausgleichsraum 27 aufgenommen oder von diesem abgege­ ben wird. Der mittels der Ventilbaugruppe 37 änderbare Nebenschlußweg des Ringraums 31 zwischen dem Ausgleichs­ raum 27 und dem kolbenstangenseitigen Arbeitsraum 23 erlaubt es, die Dämpfercharakteristik, d. h. die Dämpf­ kraft-Verstellgeschwindigkeit-Kennlinie des Schwingungs­ dämpfers zwischen wenigstens zwei Kennlinien zu ändern. Die an einem radial zur Verschieberichtung der Kolbenein­ heit 7 von dem Behälterrohr 15 abstehenden Rohrstützen 39 mittels eines Befestigungsorgans 41, hier einer Überwurf­ mutter, an der Zylindereinheit 3 befestigte Ventilbau­ gruppe hat einen elektrischen Stellantrieb 43, hier in Form eines Elektromagnets, dessen aus Weicheisen beste­ hender, zugleich das Joch des Elektromagnets bildender Grundkörper bei 45 erkennbar ist.

An einer dem Rohrstutzen 39 axial abgewandten Stirnfläche ist ein Beschleunigungssensor 47 durch Umspritzen des Grundkörpers 45 mit einer Kunststoffummantelung 49 befe­ stigt. Der Stellantrieb 43 und der Beschleunigungssensor 47 bilden damit eine Baueinheit, die als solche mittels des Befestigungsorgans 41 an dem Rohrstutzen 39 gehalten wird. In die Kunststoffummantelung 49 mündet abgedichtet ein Anschlußkabelabschnitt 51, der zu dem Stellantrieb 43 führende Verbindungsleitungen 53 und zu dem Beschleuni­ gungssensor 47 führende Verbindungsleitungen 55 integral und einteilig miteinander verbindet. Die Baueinheit ist damit über ein gemeinsames Kabel an eine nicht näher dargestellte Dämpfersteuerung anschließbar, die den Stellantrieb 43 abhängig von den Meßsignalen des Be­ schleunigungssensors 47 steuert.

Die Meßrichtung des Beschleunigungssensors 47 ist so ausgerichtet, daß sie zumindest angenähert die Beschleu­ nigung der mit dem Radträger verbundenen Zylindereinheit 7 in Richtung der Verschiebebewegung der Kolbeneinheit mißt. Da die Ventilbaugruppe 37 zumindest in dem an dem Rohrstutzen 39 anliegenden Bereich rotationssymmetrisch ist, sind an dem Rohrstutzen 39 und der Ventilbaugruppe 37, insbesondere dem Grundkörper 45 des Stellantriebs 43 einander zugeordnete Indexierorgane 57, 59 vorgesehen, die den korrekten Anbau des Beschleunigungssensors 47 unabhängig von den Befestigungsmitteln 41 sicherstellen. Die Verbindung des Beschleunigungssensors 47 und des Stellantriebs 43 der Ventilbaugruppe 37 zu einer Bauein­ heit und der Anschluß dieser Baueinheit an die Dämpfer­ steuerung über einen gemeinsamen Anschlußkabelabschnitt verbilligen insgesamt das Dämpfersteuerungssystem und erleichtern die Montage.

Fig. 2 zeigt eine Variante des Schwingungsdämpfers, die sich von dem Schwingungsdämpfer der Fig. 1 lediglich durch die Anordnung des Beschleunigungssensors unter­ scheidet. Gleichwirkende Komponenten sind in Fig. 2 mit den Bezugszahlen der Fig. 1 bezeichnet und zur Unter­ scheidung mit dem Buchstaben a versehen. Zur Erläuterung des Aufbaus und der Wirkungsweise wird auf die Beschrei­ bung der Fig. 1 Bezug genommen. Im Unterschied zu Fig. 1 ist der Beschleunigungssensor 47a nicht auch der dem Gehäuserohr 5 axial abgewandten Stirnende der Ventilbau­ gruppe 37a angeordnet, sondern befindet sich, gesehen in Verschieberichtung der Kolbeneinheit, d. h. in Achsrich­ tung des Gehäuserohrs 15a, seitlich des bei 39a angedeu­ teten Rohrstutzens. Auf diese Weise wird in der Längs­ richtung ohnehin benotigter Bauraum für die Unterbringung des Beschleunigungssensors 47a ausgenutzt. Die Meßrich­ tung des Beschleunigungssensors 47a verläuft wiederum angenähert in Verschieberichtung der nicht näher darge­ stellten, jedoch vorhandenen Kolbeneinheit, d. h. in Achsrichtung des Gehäuserohrs 15a. Der Beschleunigungs­ sensor 47a ist wiederum über den Grundkörper 45a des ansonsten nicht näher dargestellten Stellantriebs mit diesem zu einer Baueinheit verbunden, die über Indexier­ mittel 57a, 59a relativ zur Zylindereinheit 3a ausgerich­ tet ist. Der Anschluß des Stellantriebs und des Beschleu­ nigungssensors 47a erfolgt wiederum über einen gemeinsa­ men Anschlußkabelabschnitt 51a. Auch hier ist der Be­ schleunigungssensor 47a durch eine Kunststoffummantelung 49a, in die d,er Anschlußkabelabschnitt 51a dicht einmün­ det, an dem Grundkörper 45a angespritzt.

Claims (8)

1. Schwingungsdämpfer mit veränderbarer Dämpfkraft, umfassend:

• - eine Zylindereinheit (3),
• - eine in der Zylindereinheit (3) verschiebbar geführ­ te und in der Zylindereinheit (3) mehrere Fluidkam­ mern (23, 25, 27) voneinander abteilende Kolbenein­ heit (7) mit einer aus der Zylindereinheit (3) abgedichtet herausgeführten Kolbenstange (11),
• - wenigstens eine Fluidenverbindung (35) zwischen wenigstens zwei der Fluidenkammern (23, 25, 27)
• - und eine an der Zylindereinheit (3) befestigte, einen elektrischen Stellantrieb (43) umfassende Ventilbaugruppe (37) zur Variation des Fluidenströ­ mungsquerschnitts dieser Fluidenverbindung (35), wobei zumindest der Stellantrieb (43) der Ventilbau­ gruppe (37) Bestandteil einer für sich an der Zylin­ dereinheit (3) befestigbaren, einen mehradrigen Anschlußkabelabschnitt (51) umfassenden Baueinheit bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Baueinheit einen Beschleunigungssensor (47) trägt, der die Größe der im wesentlichen in Verschieberich­ tung der Kolbeneinheit (7) auftretende Beschleunigung der Zylindereinheit (3) erfaßt und daß der Anschlußka­ belabschnitt (51) wenigstens eine zum Stellantrieb (43) führende Leitung (53) und wenigstens eine zum Beschleunigungssensor (47) führende Leitung (55) einteilig verbindet.

2. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die den Stellantrieb (43) und den Be­ schleunigungssensor (47) aufweisende Baueinheit einer­ seits und die Zylindereinheit (3) andererseits einan­ der zugeordnete Indexiermittel (57, 59) umfassen, die die Baueinheit unabhängig von zusätzlichen, die Bau­ einheit an der Zylindereinheit (3) befestigenden Befestigungsmitteln (41) mit im wesentlichen in Ver­ schieberichtung der Kolbeneinheit (7) orientierter Meßrichtung des Beschleunigungssensors (47) an der Zylindereinheit (3) ausrichten.

3. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkabelabschnitt (51) unlösbar mit der Baueinheit verbunden ist.

4. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stellantrieb (43) einen aus Metall bestehenden, an der Zylindereinheit (3) durch Befestigungsmittel befestigten Grundkörper (45) aufweist, und daß der Beschleunigungssensor (47) in einem an dem Grundkörper (45) gehaltenen Kunst­ stoffgehäuse (49) angeordnet ist.

5. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Anschlußkabelabschnitt (51) in dem Kunststoffgehäuse (49) mündet.

6. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschleunigungssensor (47) außerhalb des Bauraums des Stellantriebs (43) angeord­ net ist.

7. Schwingungsdämpfer nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinheit (3) einen radial zur Verschieberichtung der Kolbeneinheit (7) abstehenden Rohrstutzen (39) trägt, an dem der Grundkörper (45) des Stellantriebs (43) befestigt ist und daß der Beschleunigungssensor (47) gegen den Rohrstutzen (39) axial seitlich oder/und radial seit­ lich versetzt angeordnet ist.

8. Schwingungsdämpfer nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Beschleunigungssensor (47a) in Verschieberichtung der Kolbeneinheit gesehen radial seitlich gegen den Rohrstutzen (39a) versetzt ist.