DE4036704C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit und/oder der Stellung zwischen einem Dämpferzylinder und einem mit einer Kolbenstange verbundenen, sich in diesem bewegenden Dämpferkolben eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Schwingungsdämpfer werden als Bindeglieder zur Übertragung der Schwingungen von der Fahrbahnoberfläche über das Rad-Federsystem auf die Karosserie eingesetzt, wobei insbesondere hydraulische, steuer- bzw. regelbare Schwingungsdämpfer zum Einsatz kommen, die einen hohen Fahrkomfort als auch eine größere Fahrsicherheit gewährleisten.

In der DE-OS 24 41 172 wird eine hydraulische Dämpfungseinrichtung gezeigt, bei der über die Position des Radträgers gegenüber der Karosserie und die vertikale Beschleunigung die Dämpfungskraft geregelt wird. Diese Dämpfungseinrichtung wurde hauptsächlich für Fahrzeuge, die einer hohen Belastung durch Bodenunebenheiten ausgesetzt sind, insbesondere Landfahrzeugen, entwickelt, bei denen der Fahrkomfort keine entscheidende Rolle spielt. Weiterhin wird in der DE 39 09 190 C1 ein Schwingungsdämpfersensor für ein semiaktiv geregeltes Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges zur Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen Aufbau und Achse beschrieben. Der Sensor besteht aus einer Sensorwicklung, welche sich in der mit der Kolbenstange verbundenen Abdeckung befindet, und einem Dauermagnet, welcher an der Führungsverschlußseite des Dämpfungszylinders angeordnet ist. Der Sensor liefert über die induzierte Spannung in der Sensorwicklung nur ein Signal für die Relativgeschwindigkeit, eine Messung und damit eine Einstellung des Ein- und Ausfahrhubes des Dämpfungskolbens ist nicht möglich.

In der deutschen Patentschrift DE 29 11 768 C2 ist neben einem aus einer axial an der Innenwandung der Abdeckung eines Schwingungsdämpfers erstreckenden Spule und einem am Dämpferzylinder angeordneten Dauermagneten bestehenden Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen Dämpferzylinder und Dämpferkolben ein Sensor zur Erfassung der unteren Endpositionen des Dämpferkolbens im Dämpferzylinder beschrieben. Dieser Sensor besteht aus einer im oberen Teil der Abdeckung angeordneten Spule, welche nur aus einer einzigen Windung besteht. Der Dämpferzylinder trägt an seinem oberen Ende innerhalb der Abdeckung einen Dauermagneten. Bewegt sich in der Druckstufe des Schwingungsdämpfers der Dämpferzylinder soweit in die Abdeckung hinein, daß der Dauermagnet die Spule radial erreicht, wird in der Spule eine Spannung als Maß für die erreichte Endlage des Dämpferkolbens induziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungsdämpfer zu schaffen, bei dem ohne Verwendung von komplizierten und aufwendigen Sensoren neben der Relativgeschwindigkeit zwischen Aufbau und Achse auch die Endpositionen des Ein- und Ausfahrhubes gemessen und eingestellt werden können, wodurch neben der gesteigerten Fahrsicherheit und dem Fahrkomfort auch die Lebensdauer des Schwingungsdämpfers erhöht wird.

Die Aufgabe wird durch einen Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß sind jeweils zusätzliche Anschlüsse für ein kurzes Wicklungsteil der sich axial erstreckenden Sensorwicklung vor ihren Enden getrennt nach außen geführt, wobei beispielsweise die Sensorwicklung von der mit der Kolbenstange verbundenen Abdeckung aufgenommen und der Dauermagnet mit dem Dämpferzylinder verbunden werden kann oder die Sensorwicklung in die aus nicht magnetisierbaren Material bestehende Wandung des Dämpferzylinders eingebracht und der Dauermagnet mit dem Dämpferkolben oder mit dem in den Dämpferzylinder eintauchenden Teil der Kolbenstange verbunden ist.

Eine die Endstellung des Ein- und Ausfahrhubes angebende getrennt abgreifbare, erhöhte induzierte Spannung an den Enden der Sensorwicklung wird in vorteilhafter Weise durch eine erhöhte Windungszahl je Längeneinheit in den kurzen Wicklungsteilen realisiert, die vorteilhafterweise mehrlagig gewickelt oder deren Windungen dichter gelegt sind.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer mit der in der Abdeckung enthaltenen Sensorwicklung und einem mit dem Dämpferzylinder verbundenen Dauermagneten,

Fig. 2 ein Detail mit dem oberen Abschnitt der Sensor­ wicklung und einem Dauermagnet mit Zwischenlage,

Fig. 3 einen Schwingungsdämpfer ohne Abdeckung mit auf dem Dämpferzylinder angeordneter Sensorwicklung und einem an der beweglichen Kolbenstange be­ festigten Magneten und

Fig. 4 einen Schwingungsdämpfer mit auf dem Dämpferzy­ linder angeordneter Sensorwicklung und einem in der Abdeckung enthaltenen Magneten zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische, regelbare Schwingungs­ dämpfer besteht im wesentlichen aus einem Dämpferzylinder 1, der durch einen Führungsverschluß 5 verschlossen ist, einem mit einer Kolbenstange 2 verbundenen Dämpferkolben 3 und einer mit der Kolbenstange 2 verbundenen, aus nicht magnetisierbaren Material bestehenden Abdeckung 4. Im Dämpferzylinder 1 befinden sich zwei Arbeitsräume, die durch den Trennkolben 6 getrennt werden. Unter­ halb des Trennkolbens 6 befindet sich ein gasgefüllter Ausgleichs­ raum, welcher zur Kompensation der Volumenzu- bzw. -abnahme im hydraulischen Arbeitsraum durch das ein- bzw. ausfahrende Eigen­ volumen der Kolbenstange 2 dient. Oberhalb des Trennkolbens 6 befindet sich der Dämpferkolben 3, festverbunden mit der beweg­ lichen Kolbenstange 2, die durch den Führungsverschluß 5 hindurch gleitet und von einer Dichtung abgedichtet wird. Die aus nicht magnetisierbaren Material bestehende Abdeckung 4 ist derart aus­ gebildet, daß sie einseitig offen und über den Dämpferzylinder 1 gestülpt ist. In der Abdeckung 4 befindet sich eingebettet eine Sensorwicklung 9, die sich über die gesamte Länge der Abdeckung 4 erstreckt und an deren Enden jeweils zusätzliche Anschlüsse von kurzen Wicklungsteilen 7, 8 getrennt nach außen geführt sind. Die Länge dieser Wicklungsteile 7, 8 ist gegenüber der Länge der Sensorwicklung 9 klein. Der durch die Sensorwicklung hindurchgleitende Dauermagnet 10 wurde auf dem Führungsverschluß 5 angeordnet. Zwischen dem Dauermagneten 10 und der Sensorwicklung 9 mit den kurzen Wicklungsteilen 7, 8 befindet sich ein Luftspalt.

Wird nun aufgrund einer Fahrbahnunebenheit der Dämpferzylinder 1 nach oben gedrückt, bewegt sich der Dauermagnet 10 innerhalb der ihn umgebenden Sensorwicklung 9 nach oben und es wird in der Sensor­ wicklung 9 eine Spannung induziert. Dieses Spannungssignal ist innerhalb der Sensorwicklung 9 proportional zur Relativgeschwin­ digkeit von Dämpferzylinder 1 und Kolben 3. Gelangt der Dauer­ magnet 10 in der Druckstufe jedoch an das Ende der Sensorwicklung 9, wird auch in dem kurzen Wicklungsteil 7 eine Spannung induziert, die die Endlage des Dauermagneten 10 und damit die zulässige Endlage des Dämpfer­ kolbens 3 signalisiert.

Die mögliche Endposition des Ausfahrhubes wird auf die gleiche Weise durch das untere kurze Wicklungsteil 8 erfaßt. Zur Auswertung der indu­ zierten Spannung werden die Anschlüsse der Sensorwicklung 9 und der kurzen Wicklungsteile 7, 8 getrennt oder gemeinsam auf eine nicht dargestellte Auswerteelektronik geführt.

Das in Fig. 2 gezeigte Detail verdeutlicht den Aufbau des oberen Teils der Sensorwicklung 9 mit dem kurzen Wicklungsteil 7, wobei der An­ schluß 14 des Wicklungsteils 7 einzeln und der Anschluß 13 zusammen mit dem oberen Anschluß der Sensorwicklung 9 nach außen geführt sind. Außerdem kann es sinnvoll sein, zwischen dem Führungsver­ schluß 5 und dem Dauermagneten 10 eine nicht magnetisierbare Zwischenlage 12 anzuordnen, die verhindert, daß die Magnetkraft durch das Eisen des Dämpferzylinders geschwächt wird.

In Fig. 3 wird ein Schwingungsdämpfer ohne Abdeckung gezeigt. Hier befindet sich die Sensorwicklung 9 mit den kurzen Wicklungsteilen 7, 8 auf der Wandung des aus nicht magnetisierbaren Material bestehenden Dämpferzylinders 1 und wurde zum Schutz gegen äußere Einflüsse mit einem Dielektrikum umhüllt. Denkbar wäre auch, die Sensor- wicklung direkt in der Wandung des Dämpferzylinders 1 anzuordnen. Der Dauermagnet 10 zur Erzeugung der Induktions­ spannung befindet sich am Dämpferkolben 3 oder am unteren Teil der Kolbenstange 2. Auch hier wird in der Sensor­ wicklung 9 eine Spannung proportional zur Relativgeschwindigkeit und in den kurzen Wicklungsteilen 7 und 8 ein Erkennungssignal für die Endstellungen des Ein- und Ausfahrhubes induziert.

Die Fig. 4 zeigt einen Schwingungsdämpfer, der entgegengesetzt aufgebaut ist. Die Sensorwicklung 9 mit den kurzen Wicklungsteilen 7, 8 befindet sich auf oder in der aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Wandung des Dämpferzylinders 1. Der insbesondere als Ringmagnet ausgebildete Dauermagnet 10 wurde an der Abdeckung 4 angeordnet und ist somit über diese mit der Kolbenstange 2 ver­ bunden. Aufgrund des gleichen Induktionsprinzipes wird bei einer Relativbewegung zwischen Dämpferzylinder 1 und Dämpferkolben 3 in der Sensorwicklung 9 eine der Relativgeschwindigkeit propor­ tionale Spannung induziert und beim Passieren des Wicklungsteils 7 oder 8 durch den Dauermagneten 10 ein Kennungssignal für die End­ stellungen des Dämpferkolbens 3 erzeugt. Beim Erreichen einer der beiden Endstellungen des Ein- bzw. Ausfahrhubes kann somit über eine Regelung die Dämpfung auf einen höheren Dämpfungswert ge­ schaltet werden, der Dämpfungszylinder fährt langsamer auf den Puffer 11 auf und ein Durchschlagen des Schwingungsdämpfers wird verhindert.

Weitere, nicht dargestellte Varianten, die Relativgeschwindigkeit und die Endstellungen des Ein- und Ausfahrhubes zu sensieren, liegen darin, die Windungszahl der kurzen Wicklungsteile 7, 8 am unteren und oberen Ende der Sensorwicklung je Längeneinheit zu erhöhen, wobei die Möglichkeit besteht, die Windungen mehrlagig oder dichter zu legen.

Bezugszeichen

 1 Dämpfungszylinder
 2 Kolbenstange
 3 Dämpferkolben
 4 Abdeckung
 5 Führungsverschluß
 6 Trennkolben
 7 Wicklungsteil
 8 Wicklungsteil
 9 Sensorwicklung
10 Dauermagnet
11 Puffer
12 Zwischenlage
13 Anschluß
14 Anschluß

Claims (5)

1. Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit und/oder Stellung zwischen einem Dämperzylinder und einem mit einer Kolbenstange verbundenen, sich in diesem bewegenden Dämpferkolben eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge, bestehend aus einem Dauermagneten und einer mit dem Dauermagneten zusammenwirkenden, als axial erstreckenden zylindrischen Sensorwicklung, wobei der Dauermagnet mit einem und die Sensorwicklung mit den anderen der sich relativ zueinander bewegenden Teile des Schwingungsdämpfers verbunden sind und die Sensorwicklung an ihren Enden angeordnete Anschlüsse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß jeweils zusätzliche Anschlüsse für ein kurzes Wicklungsteil (7, 8) der Sensorwicklung (9) vor ihren Enden getrennt nach außen geführt sind.

2. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauermagnet (10) an der mit der Kolbenstange (2) verbundenen Abdeckung (4) befestigt ist.

3. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß die kurzen Wicklungsteile (7, 8) der Sensorwicklung (9) eine erhöhte Windungszahl je Längeneinheit aufweisen.

4. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß die kurzen Wicklungsteile (7, 8) mehrlagig gewickelt sind.

5. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß die Windungen der kurzen Wicklungsteile (7, 8) enger gelegt sind.