Title:
Zweiadriger elektrischer Leiter zur Anordnung in einer Kolbenstange eines Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfers
Kind Code:
A1


Abstract:

Ein zweiadriger elektrischer Leiter (12) zur Anordnung in einer Kolbenstange eines Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfers weist zwei Adern (13, 14) und eine diese umgebende Isolierung (15) auf. Die Adern (13, 14) sind jeweils eindrahtig und starr ausgebildet und voneinander beanstandet in die Isolierung (15) eingebettet, wobei die Isolierung (15) einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweist. Weiterhin kann der zweiadrige elektrische Leiter (12) einen Steckverbinder aufweisen. embedded image




Inventors:
Wahl, Stephan (38154, Königslutter, DE)
Schlegel, Jan-Rickmer, Dr. (38179, Schwülper, DE)
Lampe, Kristin (38124, Braunschweig, DE)
Schreiner, Marco (38120, Braunschweig, DE)
Application Number:
DE102016225802A
Publication Date:
06/21/2018
Filing Date:
12/21/2016
Assignee:
VOLKSWAGEN AKTIENGESELLSCHAFT, 38440 (DE)
Domestic Patent References:
DE102016201615A1N/A2017-08-03
DE102015201957A1N/A2016-08-04
DE102014224914A1N/A2016-06-09
DE102012016437A1N/A2014-02-20
DE202006000882U1N/A2006-10-26
DE20121767U1N/A2003-04-24



Foreign References:
200500349412005-02-17
47461061988-05-24
EP18444782013-05-15
WO2014194997A12014-12-11
Claims:
Zweiadriger elektrischer Leiter (12) zur Anordnung in einer Kolbenstange (4) eines Kraftfahrzeug-Schwingungsdämpfers, gekennzeichnet durch zwei eindrahtige, starre Adern (13, 14), und
eine Isolierung (15), in welche die beiden Adern (13, 14) voneinander beanstandet eingebettet sind,
wobei die Isolierung (15) einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweist.

Zweiadriger elektrischer Leiter (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (13, 14) starre Leisten aus Metall sind.

Zweiadriger elektrischer Leiter (12) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Adern (13, 14) starre Leisten aus Metall mit einem nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt sind.

Zweiadriger elektrischer Leiter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilquerschnitt der Isolierung (15) einschließlich der Adern (13, 14) weniger als 85% der Fläche eines kleinsten, den Profilquerschnitt der Isolierung (15) umgebenden Umkreises aufweist.

Zweiadriger elektrischer Leiter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Profilquerschnitt der Isolierung (15) einschließlich der Adern (13, 14) aus einer der folgenden Formen ausgewählt ist: Plusform, Hantel, Balken, Y-Form, Dreieck, L-Form, U-Form, Kreisring, T-Form und Kastenhohlform.

Zweiadriger elektrischer Leiter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale Wanddicke des Profilquerschnitts der Isolierung (15) bezogen auf einen maximalen Innendurchmesser der Kolbenstange (4) kleiner als 32,5% ist.

Zweiadriger elektrischer Leiter (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Endabschnitt des elektrischen Leiters (12) ein Steckverbinder (16) angeordnet ist, der mit den Adern (13, 14) elektrisch verbunden ist.

Schwingungsdämpfer für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Kolbenstange (4) und einen zweiadrigen elektrischen Leiter (12) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (4) als Hohlrohr ausgebildet ist und der zweiadrige elektrische Leiter (12) innerhalb des Hohlrohrs verläuft.

Verfahren zur Herstellung eines zweiadrigen elektrischen Leiters (12) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Adern (13, 14) aus Metall in eine Isolierung (15) aus einem Kunststoffmaterial eingegossen werden.

Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Steckverbinder (16) vor dem Eingießen der Adern (13, 14) mit den Adern (13, 14) verbunden wird.

Description:

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Kraftfahrzeugtechnik und hier insbesondere auf semi-aktive hydraulische Schwingungsdämpfer, bei welchen ein elektrisch ansteuerbares Ventil innerhalb des Schwingungsdämpfers am Kolben oder der Kolbenstange angeordnet ist.

Hydraulische Schwingungsdämpfer werden beispielsweise in Radaufhängungen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, um Achskomponenten gegenüber dem Fahrzeugaufbau abzustützen und deren Bewegung zu dämpfen. Über Schalt- und Steuersysteme unter Einbeziehung eines elektrisch ansteuerbaren Ventils im Behälterrohr des Schwingungsdämpfers lässt sich das Dämpfungsverhalten eines solchen Schwingungsdämpfers in der Zug- und Druckstufe beeinflussen, indem mittels des Ventils das Strömungsverhalten eines im Behälterrohr befindlichen Dämpfermediums verändert wird. Entsprechende Schwingungsdämpfer sind beispielsweise aus DE 10 2012 016 437 A1 und DE 10 2015 201 957 A1 bekannt. In beiden Fällen wird das elektrisch ansteuerbare Ventil durch einen elektrischen Leiter kontaktiert, welcher innerhalb der Kolbenstange verläuft.

DE 10 2012 016 437 A1 schlägt zwei separate Adern vor, welche innerhalb der Kolbenstange verlaufen und jeweils am Ende der Kolbenstange über einen Steckverbinder mit am Fahrzeug vorinstallierten Leitungsabschnitten verbunden werden.

DE 10 2015 201 957 A1 schlägt vor, lediglich eine Ader durch die Kolbenstange hindurchzuführen und einen entsprechenden Stromkreis über die Kolbenstange und/oder eine weitere Strukturkomponente des hydraulischen Schwingungsdämpfers zu schließen.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, Alternativen für die elektrische Kontaktierung eines elektrisch ansteuerbaren Ventils am Kolben oder der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers aufzuzeigen.

Diese Aufgabe wird durch einen zweiadrigen elektrischen Leiter gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Dieser umfasst zwei eindrahtige, starre Adern sowie eine Isolierung, in welche die beiden Adern voneinander beanstandet eingebettet sind, wobei die Isolierung einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweist.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht eine gute elektrische Isolation der beiden Adern untereinander.

Zudem weist der erfindungsgemäße zweiadrige elektrische Leiter eine hinreichende Steifigkeit auf, welche es gestattet, diesen in die hohle Kolbenstange einfädeln, wodurch eine einfache und zuverlässige Montage erzielt wird. Ferner bietet ein solcher zweiadriger elektrischer Leiter einen ausreichenden mechanischen Widerstand für das Anstecken an einen Kabelbaum.

Durch Abweichung von einem kreisförmigen Profilquerschnitt ergeben sich bei der Herstellung kurze Abkühlzeiten aufgrund des größeren Umfang im Verhältnis zur Querschnittsfläche.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer Patentansprüche

So können beispielsweise die Adern starre Leisten aus Metall, beispielsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, sein, um eine besonders hohe Steifigkeit zu erzielen. Insbesondere können hierbei Leisten mit einem nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt zum Einsatz kommen. Im Hinblick auf schnelle Abkühlzeiten bei der Fertigung ist es von Vorteil, wenn der Profilquerschnitt der Isolierung einschließlich der Adern weniger als 85 % der Fläche eines kleinsten, den Profilquerschnitt der Isolierung umgebenden Umkreises aufweist.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Profilquerschnitt der Isolierung aus einer der folgenden Formen ausgewählt: Hantel, Plusform, Balken, Y-Form, Dreieck, L-Form, U-Form, Kreisring, T-Form und Kastenhohlform. Über solche Profilformen wird eine für die Herstellung vorteilhafte große Oberfläche im Verhältnis zum Volumen der Isolierung erzielt. Zudem begünstigen die genannten Profilquerschnittsformen eine hohe Steifigkeit bei geringem Materialeinsatz.

Weiterhin kann die maximale Wanddicke des Profilquerschnitts der Isolierung bezogen auf einen maximalen Innendurchmesser der Kolbenstange kleiner als 32,5 % sein. Hieraus resultiert eine besonders hohe Steifigkeit bei möglichst geringem Materialeinsatz an Kunststoffmaterial für die Isolierung verbunden mit einer hohen Abkühlrate und niedrigen Taktzeiten. Zudem verringert sich der Energiebedarf in der Fertigung.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an einem Endabschnitt des elektrischen Leiters ein Steckverbinder angeordnet, der mit den Adern elektrisch verbunden ist. Dies ermöglicht einen einfachen und schnellen Anschluss an einen Kabelbaum und ist insbesondere für Schwingungsdämpfer an der Vorderachse eines Kraftfahrzeugs von Vorteil, da dort Bauraumeinschränkungen oftmals ein heraustretendes starres Kabel vereiteln.

Weiterhin schlägt die Erfindung einen Schwingungsdämpfer mit einer als Hohlrohr ausgeführten Kolbenstange vor, bei dem ein zweiadriger elektrischer Leiter der oben erläuterten Art innerhalb des Hohlrohrs verläuft, d.h. im Unterschied zu DE 10 2015 201 957 A1 zwei Adern durch die Kolbenstange hindurch geführt sind und im Unterschied zu DE 10 2012 016 437 A1 beide Adern durch eine Isolierung montagegünstig zu einem Bauteil vereinigt sind, in welches gegebenenfalls zusätzlich auch gleich der Steckverbinder integriert sein kann.

Zur Herstellung des zweiadrigen elektrischen Leiters werden vorzugsweise zwei Adern aus Metall in eine Isolierung aus einem Kunststoffmaterial eingegossen. Dabei kann gegebenenfalls bereits vor dem Eingießen ein Steckverbinder mit den Adern verbunden werden. Die so hergestellte Einheit lässt sich aufgrund ihrer hohen Steifigkeit prozesssicher in eine hohle Kolbenstange einfädeln und in dieser fixieren.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

  • 1 ein Beispiel für einen Schwingungsdämpfer nach der Erfindung,
  • 2 einen Längsschnitt durch die Kolbenstange des Schwingungsdämpfers mit einem in dieser angeordneten zweiadrigen elektrischen Leiter,
  • 3 Beispiele a bis i für Profilquerschnitte eines zweiadrigen elektrischen Leiters nach der Erfindung, und in
  • 4 Beispiele für Profilquerschnitte der Adern.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen hydraulischen Schwingungsdämpfer 1, der vorliegend beispielhaft als Zweirohrdämpfer für eine Kraftfahrzeugradaufhängung ausgebildet ist.

Der Schwingungsdämpfer 1 umfasst einen vorzugsweise rohrförmig ausgebildeten Behälter 2, in den ein Innenrohr 3 eingesetzt ist. Das Innenrohr 3 ist zylindrisch ausgebildet und an seinem unteren Ende verschlossen. In das Innenrohr 3 erstreckt sich eine Kolbenstange 4 mit einem an der Innenwand des Innenrohrs 3 geführten und gegen diese abdichtenden Kolben 5.

Der Kolben 5 unterteilt einen Arbeitsraum innerhalb des Innenrohrs 3 in eine erste Arbeitskammer 6 und eine zweite Arbeitskammer 7, die jeweils mit einem Dämpfungsmedium wie beispielsweise einem Hydrauliköl gefüllt sind. Zur Begrenzung der oberen ersten Arbeitskammer 6 ist das Innenrohr 3 durch eine Kolbenstangenführung 8 verschlossen, die sich an einem oberen Stirnende des Innenrohrs 3 abstützt. Die Kolbenstangenführung 8 weist eine Öffnung für die Kolbenstange 4 auf. Zudem ist im Bereich der Kolbenstange 4 eine ebenfalls nicht näher dargestellte Gleitdichtung vorgesehen. Die untere zweite Arbeitskammer 7 ist axial durch ein Bodenventil 10 verschlossen, das an das untere Stirnende des Innenrohrs 3 angesetzt ist, wodurch sich eine besonders schlanke Bauweise ergibt. Zwischen der Innenwand des Behälters 2 und der Außenwand des Innenrohrs 3 wird eine Ausgleichskammer 9 gebildet, welche über das Bodenventil 10 mit der zweiten Arbeitskammer 7 in Verbindung steht.

Weiterhin umfasst der Schwingungsdämpfer 1 zwischen den Arbeitskammern 6 und 7 angeordnete Ventile, welche an der Kolbenstange 4 und/oder dem Kolben 5 angebracht sind und über deren Öffnungsverhalten in Verbindung mit dem Bodenventil 10 die Charakteristik des hydraulischen Schwingungsdämpfers 1 in der Zug- und Druckstufe eingestellt wird. Über ein elektrisch ansteuerbares Ventil 11, beispielsweise ein Schalt- und/oder Regelventil, kann das Strömungsverhalten des Dämpfungsmediums in dem Behälter 2 gezielt eingestellt werden. Das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 kann beispielsweise für eine Druck- und/oder Volumenstromregelung eingesetzt werden. Es kann beispielsweise als Proportionalmagnetventil ausgeführt sein. Anstelle des Bodenventils 10 kann ein entsprechendes Ventil auch an anderer Stelle zwischen mindestens einer der Arbeitskammern 6, 7 und der Ausgleichskammer 9 vorgesehen sein. Unter Zugstufe wird vorliegend ein Zustand verstanden, bei dem die Kolbenstange 4 mit dem Kolben 5 in Richtung aus dem Innenrohr 3 heraus bewegt wird. Hierbei steigt der Druck in der ersten Arbeitskammer 6 an, während der Druck in der zweiten Arbeitskammer 7 abfällt. Die Druckstufe ist hingegen durch ein Einschieben der Kolbenstange 4 in das Innenrohr 3 mit umgekehrten Druckverhältnissen gekennzeichnet.

Das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 wird über einen elektrischen Leiter 12 aus dem Fahrzeugbordnetz mit Strom versorgt. Der elektrische Leiter 12 soll nun insbesondere anhand der 3 und 4 näher erläutert werden, wobei zu betonen ist, dass das Ausführungsbeispiel lediglich dazu dient, die Ausführbarkeit der Erfindung anhand möglicher Varianten aufzuzeigen.

Der elektrische Leiter 12 ist zweiadrig, d.h. er weist zwei Adern 13 und 14 auf, die gegeneinander elektrisch isoliert sind und jeweils mit einem Pol einer Spule des elektrisch ansteuerbaren Ventils 11 verbunden sind. Die Adern 13 und 14 sind jeweils eindrahtig ausgeführt und entsprechend starr, d.h. keine flexiblen Litzen.

Weiterhin weist der elektrische Leiter 12 eine Isolierung 15 auf, in welche die beiden Adern 13 und 14 voneinander beanstandet eingebettet sind. Durch die Isolierung 15, welche vorzugsweise aus einem gieß- oder spritzbaren Kunststoffmaterial besteht, werden die beiden Adern 13 und 14 elektrisch voneinander isoliert.

Die Isolierung 15 besitzt einen Profilquerschnitt, welcher geeignet ist, bei geringem Materialeinsatz eine hohe Steifigkeit bereitzustellen. Dazu ist der Profilquerschnitt der Isolierung 15 nicht-kreisförmig ausgeführt. Beispiele für entsprechende Profilquerschnittsformen sind in 3 gezeigt. Insbesondere sind Profilquerschnittsformen wie eine Hantel, eine Plusform (Form eines Pluszeichens - vgl. 3b), ein Balken, eine Y-Form, ein Dreieck, eine L-Form, eine U-Form, ein Kreisring, eine T-Form oder eine Kastenhohlform möglich. Diese Profilquerschnittsformen zeichnen sich alle durch einen verhältnismäßig großen Umfang im Vergleich zur Querschnittsfläche aus. Bei der Herstellung des elektrischen Leiters 12 ermöglicht dies schnelle Abkühlzeiten für das Kunststoffmaterial der Isolierung 15.

Die in 3 dargestellten Profilquerschnittsformen stellen lediglich Beispiele für geeignete Querschnitte dar. Generell eignen sich für den beabsichtigten Einsatzzweck als starrer elektrischer Leiter 12 in einer hohlen Kolbenstange 4 Profilquerschnittsformen, bei denen der Profilquerschnitt der Isolierung einschließlich der Adern weniger als 85%, vorzugsweise weniger als 65% der Fläche eines kleinsten, den Profilquerschnitt der Isolierung umgebenden Umkreises aufweist. Auch Hohlformen wie eine Kreisringform, Kastenform oder dergleichen reduzieren die Abkühlzeit aufgrund des geringeren Abkühlvolumens im Vergleich zu einem Vollprofil mit kreisförmigem Querschnitt.

Besonders schnelle Abkühlzeiten und eine hohe Taktfrequenz bei der Fertigung ergeben sich durch geringe Wanddicken am elektrischen Leiter 12. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die maximale Dicke des Profilquerschnitts der beide Adern 13 und 14 einschließenden Isolierung 15 weniger als 32,5% des maximalen Innendurchmessers der Kolbenstange 4 beträgt.

Im Hinblick auf eine hohe Steifigkeit sind die Adern 13 und 14 bevorzugt als starre Leisten aus Metall, insbesondere aus Kupfer oder einer Kupferlegierung ausgebildet. Diese können, wie in 4 beispielhaft gezeigt, jeweils einen nicht-kreisförmigen Profilquerschnitt aufweisen, ohne dass vorliegend ein kreisförmiger Querschnitt für die Adern 13 und 14 ausgeschlossen werden soll.

An einem Endabschnitt des elektrischen Leiters 12 ist ein Steckverbinder 16 angeordnet, der mit den Adern 13 und 14 elektrisch verbunden ist, um das elektrisch ansteuerbare Ventil 11 des Schwingungsdämpfers 1 elektrisch mit dem Fahrzeugbordnetz zu verbinden. Im eingebauten Zustand des elektrischen Leiters 12 in der Kolbenstange 4 ist der Steckverbinder 16 in einem Endabschnitt 17 der Kolbenstange 4 aufgenommen und dadurch geschützt. Vorzugsweise ist dieser an der Kolbenstange 4 fixiert. Dazu kann der Steckverbinder 16 beispielsweise mit der Kolbenstange 4 verklebt sein.

Der vorstehend erläuterte zweiadrige elektrische Leiter 12 zeichnet sich bei geringem Gewicht durch eine hohe Steifigkeit aus, welche es ermöglich, diesen wie einen starren Stab als ein Bauteil in eine hohle Kolbenstange 4 einzufädeln. Zudem stellt ein solchermaßen starrer elektrischer Leiter 12 eine ausreichende Steifigkeit beim Kabelbaumstecken sicher.

Durch geringe Wanddicken der Isolierung 15 sind in der Fertigung hohe Abkühlraten und niedrige Taktzeiten möglich.

Dies gewährleistet eine gute Herstellbarkeit bei gleichzeitig guter Montierbarkeit.

Zur Herstellung eines vorstehend erläuterten zweiadrigen elektrischen Leiters 12 können zwei Metallprofile mit dem gewünschten Leitungsquerschnitt als Adern 13 und 14 in eine Isolierung 15 aus Kunststoff eingegossen werden. Durch den nicht elektrisch leitfähigen Kunststoff werden die Adern 13 und 14 voneinander elektrisch isoliert. Für die Isolierung 15 aus Kunststoff kann beispielsweise ein Profilquerschnitt in Form eines Pluszeichens gewählt werden, um die Abkühlzeiten nach dem Eingießen der Metallprofile, welches spritzgusstechnisch erfolgen kann, zu reduzieren. Die Plusprofilquerschnittsform sorgt durch ihr Flächenträgheitsmoment für eine ausreichend hohe Steifigkeit des elektrischen Leiters 12 bei gleichzeitig niedriger Abkühlzeit. Anstelle der Plusprofilquerschnittsform können auch andere Querschnittsformen wie oben erläutert zum Einsatz kommen.

Der Steckverbinder 16 kann nach dem Eingießen der Adern 13 und 14 in Isolierung 15 an dem so entstandenen Bauteil befestigt werden. Alternativ ist es möglich, den Steckverbinder 16 zunächst mit den Adern 13 und 14 zu verbinden und diesen dann zusammen mit den Adern 13 und 14 in ein die Isolierung 15 bildendes Kunststoffmaterial einzugießen.

Bei Wahl eines entsprechenden Querschnittsprofils für die Adern 13 und 14 können deren Enden als Kontakte des Steckverbinders 16 dienen, wobei die Steckerkontur durch das Material der Isolierung 15 geformt wird. Durch eine solche Integration in den elektrischen Leiter 12 entfällt die Notwendigkeit der Befestigung eines Steckverbinders 16 als zusätzliches Bauteil.

Nach Herstellung des elektrischen Leiters 12 kann dieser als ein Bauteil axial in eine als Hohlrohr ausgebildete Kolbenstange 4 eingeschoben werden. Vorzugsweise werden vorher die Adern 13 und 14 an ihren dem Steckverbinder 16 gegenüberliegenden Enden mit den Polen des elektrisch ansteuerbaren Ventils 11 verbunden, beispielsweise verklemmt oder verschweißt.

Zwischen dem Außenumfang des elektrischen Leiters 12 und dem Innenumfang der Kolbenstange 4 kann zumindest abschnittsweise ein Spalt, insbesondere auch ein Ringspalt vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass der elektrische Leiter 12, je nach Außenkontur, mindestens eine axial verlaufende Linienberührung zu der Innenwand der der Kolbenstange 4 aufweist.

Die Erfindung wurde vorstehend anhand eines Ausführungsbeispiels und weiterer Abwandlungen näher erläutert. Insbesondere können technische Einzelmerkmale, welche oben im Kontext weiter Einzelmerkmale erläutert wurden, unabhängig von diesen sowie in Kombination mit weiteren Einzelmerkmalen verwirklicht werden, auch wenn dies nicht ausdrücklich beschrieben ist, solange dies technisch möglich ist. Die Erfindung ist ausdrücklich nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern umfasst alle durch die Patentansprüche definierten Ausgestaltungen.

Bezugszeichenliste

1
hydraulischer Schwingungsdämpfer
2
Behälter
3
Innenrohr
4
Kolbenstange
4a
Durchgangsöffnung
5
Kolben
6
erste Arbeitskammer
7
zweite Arbeitskammer
8
Kolbenstangenführung
9
Ausgleichsraum
10
Bodenventil
11
elektrisch ansteuerbares Ventil
12
elektrischer Leiter
13
Ader
14
Ader
15
Isolierung
16
Steckverbinder
17
Endabschnitt der Kolbenstange

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG

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Zitierte Patentliteratur

  • DE 102012016437 A1 [0002, 0003, 0015]
  • DE 102015201957 A1 [0002, 0004, 0015]