DE3643290C2

DE3643290C2 -

Info

Publication number: DE3643290C2
Application number: DE3643290A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 5249 Hamm De Moser; Josef 5208 Eitdorf De Schumacher
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1986-12-18
Filing date: 1986-12-18
Publication date: 1989-07-13
Also published as: FR2608752A1; DE3643290A1; IT1223048B; IT8722498A0; BR8706873A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Weg bestimmung eines Kolbens in einem Zylinder für hydrau lische oder hydropneumatische Aggregate, wie Schwingungs dämpfer, Gasfedern und hydropneumatische Federungen, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zur Niveaumessung eine Meßstrecke über den gesamten Hub des Kolbens verläuft und wobei mindestens ein den Niveaubereich erfassender und sich mit der Kolbenstange bewegender Hallsensor vorge sehen ist, der gegenüber dem Zylinder relativ axial be wegbar ist.

Es sind bereits Meßvorrichtungen für Schwingungsdämpfer bekannt (z. B. DE-OS 34 20 666), bei denen der Niveaugeber aus einem Hallsensor besteht, der in einem die Kolben stange umgebenden Gehäuse angeordnet ist. Das Gehäuse wird auf das kolbenstangenseitige Ende des Zylinders des Schwingungsdämpfers aufgesetzt. Die Kolbenstange erhält einen konusförmigen Querschnitt, der als Meßstrecke dient. Diese konusförmige Meßstrecke ist dabei nur in einem Teilbereich der Kolbenstange angeordnet. Durch den Konus wird der Meßbereich festgelegt. Wenn die Kolben stange über die konusförmige Meßstrecke hinaus verschoben wird, das heißt der Meßbereich wird verlassen, so ist bei dieser Anordnung kein eindeutiges Meßsignal erzielbar. Darüber hinaus ist von Nachteil, daß durch den konus förmigen Einschnitt in der Kolbenstange die Festigkeit der Kolbenstange beeinflußt wird, und daß bei Eintauchen des Meßbereiches in den Zylinder die Kolbenstangen dichtung beschädigt werden kann, so daß es zu Undichtig keiten im Zylinder und damit zum Ausfall des Schwingungs dämpfers kommen kann.

Darüber hinaus sind Verfahren (z. B. DE-PS 33 12 881) zur Gewinnung eines Stellsignals zur schrittweisen Verstel lung eines Steuerschiebers eines regelbaren Ventils für die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers bekannt. Dabei ist das elektrische Wegsignal ein digitales Signal be stehend aus digitalen Impulsen, die in einem Zähler eines elektronischen Steuerschaltkreises gezählt werden. Die Zeitdifferenz zwischen je zwei aufeinanderfolgenden digi talen Impulsen wird fortlaufend gemessen. Es wird ein Hallsensor und eine Meßstrecke verwendet, wobei jedoch ohne zusätzlichen Aufwand, wie z. B. eine Zählschaltung und ein Richtungsdiskriminator kein Niveau des Schwin gungsdämpfers erfaßt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Meßverfahren für den Kolbenweg zu schaffen, welches berührungslos und mit hoher Zuverlässigkeit arbeitet, wobei eine Integration in die Federung eines Fahrzeuges ohne große Veränderungen bei geringen Abmessungen erfolgen kann und welches über die gesamte Hublänge einsetzbar ist, eine Erkennung des Niveaubereiches ermöglicht und in fertigungstechnisch günstiger Anordnung ausführbar ist, wobei gleichzeitig eine Veränderung von festigkeitsmäßig wichtigen Bauteilen vermieden wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Meßstrecke nur aus mindestens einem Teil der natürlichen Außenfläche des Zylinders und mindestens einem Teil der natürlichen Oberfläche der Kolbenstange besteht, und daß mindestens einer der Hallsensoren im Abstand außerhalb des Zylinders angeordnet ist und daß der im Abstand angeordnete Hallsensor auf der der Meß strecke entgegengesetzten Seite einen Permanentmagneten aufweist.

Vorteilhaft ist hierbei, daß durch die unterschiedlichen Abstände der Elemente zueinander entsprechende Sensor signale abgeleitet werden können, die der Erkennung des Niveaubereiches dienen. Desweiteren wird eine weitest gehend temperaturunabhängige, berührungslos arbeitende Meßvorrichtung geschaffen, wobei keine Beeinflussung in Konstruktion und Festigkeit für die für die Funktion des Schwingungsdämpfers wichtigen Bauteile vorzunehmen ist. Durch kleine Abmaße und konstruktiv einfache Bauweise wird eine kostengünstige seriennahe Konstruktion ge schaffen.

Eine konstruktiv und fertigungstechnisch günstige Aus führungsform sieht vor, daß der Hallsensor sowie der Permanentmagnet an einer mit der Kolbenstange befestigten Zwischenhülse angeordnet ist. Als Zwischenhülse könnte dabei das am Schwingungsdämpfer üblicherweise vorgesehene Schutzrohr dienen.

Ein weiteres Merkmal sieht vor, daß axial hintereinander mindestens zwei Hallsensoren angeordnet sind.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt, bei dem ein Hallsensor und ein Permanentmagnet vorgesehen ist

Fig. 2 eine weitere Ausführungsform einer Meßvorrichtung an einem Schwingungsdämpfer

Fig. 3 ein Schwingungsdämpfer im Schnitt, dem axial hintereinander zwei Hallsensoren zugeordnet sind

Fig. 4 Sensorsignale der in Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen.

Der in Fig. 1 dargestellte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 1, dem Kolben 2 sowie der Kolbenstange 3. Im Hohlraum 4 des Zylinders 1 befindet sich das der Schwingungsdämpfung dienende Dämpfungs medium. Zur Befestigung des Schwingungsdämpfers im Fahr zeug sind Befestigungsvorrichtungen 5 und 6 vorgesehen.

Die Kolbenstange 3 ist mit einer Zwischenhülse 10 ver sehen, die zur Befestigung des Hallsensors 7 dient.

Auf der Zwischenhülse 10 ist der Hallsensor 7 angeordnet, wobei auf der der Kolbenstange entgegengesetzten Seite des Hallsensors 7 ein Permanentmagnet 9 vorgesehen ist, über die Kolbenstange 3 sowie über den Zylinder 1 wird ein Meßsignal erzeugt. Die Kolbenstange selbst ist dabei in ihrem ursprünglichen Zustand geblieben, so daß für die Kolbenstangendichtung keine Probleme während ihrer Be triebsdauer bestehen.

In Fig. 2 ist eine Ausführung gezeigt, bei der mittels des Permanentmagneten 9 und des Hallsensors 7 das Signal erzeugt wird, wobei die unterschiedlichen Abstände von Kolbenstange 3 und Zylinder 1 verschiedene Ausgangssig nale gestatten.

In Fig. 3 ist ein Schwingungsdämpfer gezeigt, bei dem an der Zwischenhülse 10 zwei hintereinander angeordnete Hallsensoren 11 und 12 verwendet werden. Durch eine ent sprechende Auswertelektronik können die beiden Sensor signale gemäß der nachfolgenden Tabelle als Niveausignale genutzt werden.

Besonders vorteilhaft ist an dieser Ausführung, daß konstruktiv und fertigungstechnisch bedingte Abstands variationen durch Verwendung der digitalen Signale 0 (Sensor befindet sich über der Kolbenstange) und 1 (Sensor befindet sich über dem Zylinderaußenrohr) kompensiert werden können.

In Fig. 4 sind typische Sensorsignale der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Schwingungsdämpfer mit integriertem Niveausensor gezeigt. Die Teilbilder zeigen jeweils die Sensorspannung US über dem Kolbenweg des Schwingungs dämpfers aufgetragen. Die drei Teilbereiche zeigen unter schiedliche Sensorspannungen, welche bei der Bestimmung des Niveaus des Fahrzeuges herangezogen werden. Das Teil bild A entspricht der Fig. 1, dabei werden die unter schiedlichen Abstände zwischen Sensor und Kolbenstange und Sensor und Zylinderaußenrohr ausgewertet. Die typische Spannungstreppenfunktion ergibt sich aus der konstruktiven Anordnung der Meßkonfiguration.

Das Teilbild B entspricht der Fig. 2. Der höhere Spannungsbereich in der Niveaulage, im Gegensatz zu Teil bild A, wird durch eine andere konstruktive Anordnung erzeugt.

Das Teilbild C entspricht der Fig. 3. Im Gegensatz zu Teilbild A und B sind zwei Sensorsignale US 1 und US 2 vor handen. Durch geeignete elektronische Maßnahmen wird die Abstandsmessung relativiert. Der Übergang zwischen Zy linder und Kolbenstange wird als niveaubestimmendes Kriterium verwendet. Durch die Anordnung von zwei axial hintereinander angeordneten Sensoren, von denen jeder nur zwei Abstände zu messen braucht, erhält man die im Teil bild C gezeigten Signale.

Bezugszeichenliste

1-Zylinder
2-Kolben
3-Kolbenstange
4-Hohlraum
5-Befestigungsvorrichtung
6-Befestigungsvorrichtung
7-Hallsensor
9-Permanentmagnet
10-Zwischenhülse
11-Hallsensor 1
12-Hallsensor 2

Claims

1. Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder für hydraulische oder hydropneumatische Aggregate, wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatische Federungen, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem mit mindestens einem Dämp fungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei zur Niveaumessung eine Meß strecke über den gesamten Hub des Kolbens verläuft und wobei mindestens ein den Niveaubereich erfassender und sich mit der Kolbenstange bewegender Hallsen sor vorgesehen ist, der gegenüber dem Zylinder relativ axial bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßstrecke nur aus mindestens einem Teil der natürlichen Außenfläche des Zylinders (1) und mindes tens einem Teil der natürlichen Oberfläche der Kolben stange (3) besteht, und daß mindestens einer der Hall sensoren (7, 11, 12) im Abstand außerhalb des Zy linders (1) angeordnet ist und daß der im Abstand angeordnete Hallsensor (7, 11, 12) auf der der Meß strecke entgegengesetzten Seite einen Permanentmag neten (9) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallsensor (7, 11, 12) an einer mit der Kolbenstange (3) befestigten Zwischenhülse (10) ange ordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß axial hintereinander mindestens zwei Hallsensoren (11, 12) angeordnet sind.