DE4323752A1 - Wegsensor - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Wegsensor mit einer in
einem Gehäuse angeordneten Spule, einem relativ zur Spule
bewegbar angeordneten Kern, der in einen von der Spule umgebenen
Raum bzw. in einen Spulenträger eintaucht, sowie mit einer
Übertragungseinrichtung, mittels welcher der Kern in
Abhängigkeit von der Drehbewegung einer mit einem Exzenterzapfen
versehenen Welle in Richtung seiner Längsachse bewegt wird,
wobei die Übertragungseinrichtung einerseits mit dem
Exzenterzapfen der Welle und andererseits mit dem Kern in
Wirkverbindung steht. Ein solcher Wegsensor dient dazu,
Änderungen des Abstandes zwischen Fahrzeugaufbau und
Fahrzeugachse festzustellen, eine entsprechende Verschiebung des
Kerns relativ zur Spule zu übertragen und letztlich elektrische
Signale entsprechend der jeweiligen Relativlage zwischen Kern
und Spule abzugeben, mit denen am Kraftfahrzeug Steuer- oder
Regelbewegungen ausgeführt werden, beispielsweise der Druck in
den Luftfederbälgen luftgefederter Kraftfahrzeuge verändert
wird.
Ein Wegsensor der eingangs beschriebenen Art ist aus der EP-B-0
213 267 bekannt. Dieser Wegsensor dient ebenfalls der Umformung
eines mechanischen Signales in ein elektrisches Signal. Die
Drehbewegung einer mit einem Exzenterzapfen versehenen Welle
wird über eine Übertragungseinrichtung auf den Kern einer Spule
übertragen. Die Übertragungseinrichtung besteht aus einer
aufwendigen mehrteiligen Kreuzkopf/Pleuel-Konstruktion, wie sie
in den Grundlagen des Maschinenbaus bekannt ist. Hierzu ist ein
Kreuzkopf vorgesehen, der mit dem Kern der Spule unter
Ausbildung eines Schwenklagers gelenkig verbunden ist. Ein
zweites Lager ist am Kreuzkopf erforderlich, um eine gelenkige
Verbindung zu dem Pleuel zu erreichen, welches andererseits
gelenkig an dem Exzenterzapfen aufgehängt ist. Durch die
konstruktionsbedingte Hintereinanderschaltung des Kreuzkopfes
und des Pleuels baut diese Vorrichtung relativ lang, obwohl der
Kreuzkopf selbst auf nur relativ kurzer Wegstrecke im Gehäuse
gleitend geführt ist. Da die Welle zumindest teilweise in die
Verlängerung des Bewegungsweges des Kreuzkopf es einragt, kann
dieser Raum für eine Gleitlagerung des Kreuzkopfes nicht genutzt
werden.
Andererseits ist ein Wegsensor bekannt, bei dem der Kern der
Spule spindelartig zu einem Stößel verlängert ist, der aus dem
Gehäuse des Wegsensors herausgeführt ist. Der Stößel wirkt mit
einer auf der Welle angeordneten Kurvenscheibe zusammen. Um eine
gute und genaue Signalerzeugung zu gewährleisten, ist es
erforderlich, den Kern und den hülsenförmigen Spulenträger mit
sehr engen Toleranzen zu fertigen. Trotz präziser Fertigung kann
es unter ungünstigen Umständen passieren, daß die Bewegung des
Stößels und auch des Kerns gehemmt wird. Bei eng tolerierten
Bauteilen besteht die Gefahr, daß relativ hohe Reibungskräfte
entstehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Wegsensor der
eingangs beschriebenen Art zu schaffen, der eine aufwendige
Kreuzkopf/Pleuel-Konstruktion vermeidet und dennoch eine
feinfühlige Signalumformung mechanisch/elektrisch ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird dies bei dem Wegsensor der eingangs
beschriebenen Art dadurch erreicht, daß die
Übertragungseinrichtung aus einem Gleitkörper besteht, der
parallel zur Bewegungsrichtung des Kerns im Gehäuse gleitend
geführt ist und eine Steuernut aufweist, in die der
Exzenterzapfen der Welle eingreift.
Die gesamte Übertragungseinrichtung zwischen Exzenterzapfen und
Gleitkörper besteht nur aus einem Teil, nämlich dem Gleitkörper.
Damit werden mehrere Lager, wie sie für den bekannten Wegsensor
mit dem aufwendigen Kurbeltrieb erforderlich sind, vermieden.
Durch den Verzicht auf ein Pleuel ist es möglich, die Baulänge
erheblich zu verkürzen. Trotzdem kann eine sichere und breit
abgestützte Lagerung des Gleitkörpers im Gehäuse erfolgen, weil
auch der Raum im Gehäuse, der in der Projektionsrichtung der
Welle liegt, für diese Lagerung genutzt werden kann.
Andererseits ist es möglich, den Gleitkörper sogar zumindest
teilweise im Überdeckungsbereich der Länge der Spule gleitend zu
führen, so daß eine optimale gleitende Abstützung des
Gleitkörpers erzielt wird. Da der erfindungsgemäße Wegsensor
grundsätzlich weniger Teile aufweist, fallen auch weniger
einzuhaltende Toleranzen an, so daß bei vermindertem
Fertigungsaufwand ein genauer arbeitendes Gerät entsteht. Die
Montage und Demontage des Wegsensors ist aufgrund der
verringerten Anzahl der Einzelteile und der Ausbildung der Teile
selbst wesentlich vereinfacht.
Der Kern kann mit dem Gleitkörper fest verbunden sein. Damit ist
die Möglichkeit geschaffen, die Lagerung des Kerns in der Spule
zumindest teilweise als Lagerung des Gleitkörpers mitzunutzen.
Andererseits ergibt sich aber auch die Möglichkeit, daß der Kern
mit dem Gleitkörper freifliegend verbunden ist und die
Gleitlagerung des Gleitkörpers zugleich die Lagerung des Kerns
bildet. Diese Möglichkeit ist dann besonders sinnvoll, wenn der
Gleitkörper selbst auf relativ großer axialer Länge gleitend
abgestützt ist. Es ist dann praktisch nur die Lagerung des einen
Gleitkörpers erforderlich, und eine gesonderte Lagerung des
Kerns in der Spule kommt in Fortfall. Die Spule wird relativ zur
Gleitlagerung des Gleitkörpers im Gehäuse angeordnet, so daß
weder große Reibkräfte zu überwinden sind noch Störungen der
Bewegung des Kerns relativ zur Spule zu erwarten sind. Durch die
Kopplung des Gleitkörpers über eine Steuernut an den
Exzenterzapfen erstreckt sich der Gleitkörper zumindest
teilweise in die Projektion der Welle mit dem Exzenterzapfen
hinein, wodurch nicht nur die vorteilhaft kurze Bauweise des
Wegsensors erzielt wird, sondern zugleich auch eine stabile
Abstützung des Gleitkörpers resultiert. Andererseits halten sich
die über die Steuernut übertragenen Querkräfte in solchen
Grenzen, daß sie das störungsfreie Arbeiten des Wegsensors nicht
behindern.
Die Steuernut des Gleitkörpers kann über eine Feder in Anlage an
dem Exzenterzapfen gehalten sein, so daß aufgrund der
Herstellung gegebenes Spiel zwischen Exzenterzapfen und
Steuernut funktionsmäßig dauerhaft beseitigt ist. Durch diese
Maßnahme wird die Genauigkeit der Arbeitsweise des Wegsensors
gesteigert.
Die Steuernut kann schräg zur Bewegungsrichtung des Kerns bzw.
zur Achse des Gleitkörpers angeordnet sein. Durch die Wahl der
Formgebung der Steuernut kann eine Anpassung an die gewünschte
Steuercharakteristik erzielt werden. Dies geschieht mit relativ
einfachen Mitteln. Eine angenähert lineare Arbeitsweise des
Wegsensors bei der Umformung des mechanischen in ein
elektrisches Signal ist möglich. Die Steuernut kann zumindest
angenähert als ebene Bahn ausgebildet sein. Damit wird die
linear Arbeitsweise des Wegsensors zwar nur angenähert erreicht.
Für verschiedene Anwendungsfälle ist dies jedoch ausreichend,
und eine als ebene Bahn ausgebildete Steuernut läßt sich
vergleichsweise einfach herstellen. Es ist aber auch möglich,
die Steuernut als gekrümmte Kurvenbahn zu verwirklichen, um
besondere Steuerkurven zu erzielen.
Die Steuernut kann symmetrisch zu einer Ebene durch die Achse
des Gleitkörpers ausgebildet sein, damit der Wegsensor durch
Umschlagen des Betätigungshebels wahlweise für die Links- oder
Rechtsanwendung am Fahrzeug eingesetzt werden kann.
Zwischen Gleitkörper und Kern kann eine Stellschraube vorgesehen
bzw. gebildet sein. Für die Anordnungsstelle dieser
Stellschraube ergeben sich mehrere Möglichkeiten. Sinn der
Stellschraube ist es, herstellungsbedingte Toleranzen
auszugleichen und/oder die Steuerkurve, also die Übersetzung des
mechanischen Signals in das elektrische Signal zu verschieben.
Eine Möglichkeit besteht darin, daß der Exzenterzapfen selbst
exzentrisch ausgebildet ist, so daß sich bei seiner Verdrehung
in der Stirnfläche der Welle die Exzentrizität des
Exzenterzapfens zur Achse der Welle ändert. Eine andere
Möglichkeit besteht darin, daß der Kern als Stellschraube
ausgebildet und in ein Gegengewinde im Gleitkörper eingeschraubt
ist. Da der Kern ohnehin mit dem Gleitkörper verbunden werden
muß und diese Verbindung vorzugsweise als feste Verbindung
ausgebildet ist, ergibt sich hier die Möglichkeit, ohne
besonderen Aufwand Toleranzen auszugleichen und/oder die
Steuercharakteristik einzustellen oder zu verstellen.
Die Erfindung wird anhand bevorzugter Ausführungsformen des
Wegsensors weiter erläutert und beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Wegsensor in einer
ersten Ausführungsform,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Wegsensor in einer
zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 eine Schnittdarstellung des Gleitkörpers des Wegsensors
gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Gleitkörpers gemäß Fig. 31
Fig. 5 eine Skizze zur Verdeutlichung der Zusammenarbeit
zwischen Exzenterzapfen und Steuernut und
Fig. 6 die Steuerkurve des Wegs des Kerns über den
Verdrehwinkel der Welle.
Der in Fig. 1 dargestellte Wegsensor weist ein Gehäuse 1 auf,
welches zwei sich kreuzende Bohrungen 2 und 3 besitzt. In der
Bohrung 2 ist eine Welle 4 um ihre Achse 5 verdrehbar gelagert.
Die Verdrehung wird über einen Hebel 6 bewirkt, der senkrecht
zur Achse 5 angeordnet ist und der die Wegänderungen zwischen
Fahrzeugaufbau und Fahrzeugachse aufnimmt. Die Welle 4 ist im
Bereich der nach innen gekehrten Stirnfläche 7 mit einem
Exzenterzapfen 8 ausgestattet, der mit Hilfe eines
Gewindeansatzes 9 in eine entsprechende Vertiefung mit
Gegengewinde, ausgehend von der Stirnfläche 7, in die Welle 4
eingeschraubt ist. Der Exzenterzapfen 8 ist bei der
Ausführungsform der Fig. 1 selbst wiederum exzentrisch
ausgebildet, so daß durch Verdrehung des Exzenterzapfens 8 um
seine Achse 10 die Exzentrizität des Exzenterzapfens 8 zur Achse
5 der Welle 4 verändert bzw. eingestellt werden kann.
In der Bohrung 3 ist ein Gleitkörper 11 mit seiner Achse 12
gleitend verschiebbar gelagert. Die Achse 12 stellt gleichzeitig
die Achse der Bohrung 3 dar. Die Lagerung des Gleitkörpers 11
weist am einen Ende ein Lager 13 auf, welches im
Projektionsbereich des Querschnitts der Welle 4 gehäuseseitig
vorgesehen ist. Auch am anderen Ende des Gleitstückes 11
befindet sich ein Lager 14, welches von einem entsprechenden
Fortsatz 15 am Gleitkörper 11 und der Bohrung 3 gebildet ist.
Der Gleitkörper 11 weist darüberhinaus eine Steuernut 16 auf, in
die der Exzenterzapfen 8 der Welle 4 eingreift. Die Steuernut 16
stellt eine Vertiefung am Gleitkörper 11 dar, die zwei
Wandungsteile besitzt, die den Exzenterzapfen 8 umgreifen. Um
das Spiel zwischen Exzenterzapfen 8 und Steuernut 16 zu
eliminieren, kann eine Feder vorgesehen sein, die aus
Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt ist. Es gibt mehrere
Anbringungsmöglichkeiten für diese Feder.
Im Gehäuse 1 ist weiterhin eine Spule 17 und ein zugehöriger
Kern 18 vorgesehen. Die Spule 17 ist im Gehäuse 1 ortsfest
gelagert und beispielsweise von einer Überwurfmutter 19
gehalten. Der Kern 18 ist gegenüber der Spule 17 beweglich und
mit Spiel zur Spule 17 vorgesehen. Er ist in eine Vertiefung 20
mit einem Fortsatz 21 eingepreßt. Der Gleitkörper 11 kann
vorzugsweise als Kunststoffkörper ausgebildet sein. Man erkennt
aus der Darstellung der Fig. 1, daß der Gleitkörper 11 mit
seinen relativ weit auseinanderliegenden Lagern 13 und 14 auf
großer Breite bzw. Länge abgestützt ist, so daß ohne weiteres
eine genaue Führung des Gleitkörpers 11 am Gehäuse 1 erzielt
wird. Das Lager 14 und die Spule 17 überlappen einander
zumindest bei entsprechenden Stellungen des Gleitkörpers 11. Die
breit abgestützte Lagerung des Gleitstückes 11 kann auf diese
Art und Weise vorteilhaft zur Lagerung des Kerns 18 genutzt
werden, der freifliegend vorgesehen ist und eine eigene Lagerung
in der Spule 17 überflüssig macht. Der Fortsatz 15 des
Gleitkörpers 11 kann vielmehr zusätzlich dazu genutzt werden, um
die Spule 17 mit ihrer Achse koaxial zur Achse 12 des
Gleitstückes 11 bzw. der Bohrung 3 zu lagern.
Die Ausführungsform des Wegsensors gemäß Fig. 2 stimmt in
weiten Bereichen mit der nach Fig. 1 überein. Abweichend ist
hier der Exzenterzapfen 8 selbst jedoch nicht exzentrisch
ausgebildet. Der Kern 18 weist an seinem Fortsatz 21 ein Gewinde
22 auf, mit welchem er in ein Gegengewinde 23 in der Vertiefung
20 des Gleitkörpers 11 eingreift. Die Vertiefung 20 ist hier in
Richtung der Achse 12 durchgehend durch den Gleitkörper 11
vorgesehen. Am einen freien Ende des Kerns 18 befindet sich ein
Schlitz 24 oder eine andere unrunde Gestaltung, an der ein
Verdrehwerkzeug nach Abnahme eines Gehäusedeckels 25 zur
Einwirkung gebracht werden kann. Damit läßt sich die Relativlage
in Richtung der Achse 12 zwischen Kern 18 und Gleitkörper 11
einstellen bzw. verstellen. Auf diese Art und Weise können
Herstellungstoleranzen ausgeglichen und die Steuercharakteristik
verändert werden.
In den Fig. 3 und 4 ist die Ausführungsform des Gleitkörpers
11 verdeutlicht, wie er bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1
Anwendung findet. Insbesondere aus Fig. 4 ist die Gestaltung
der Steuernut 16 erkennbar. Diese Steuernut 16 ist symmetrisch
zu einer Ebene durch die Achse 12 ausgebildet. Sie weist eine
zumindest angenähert ebene Bahn 26 auf, die einen Abschnitt der
gesamten Steuernut 16 darstellt. Über einen Mittelabschnitt 27
schließt eine zweite ebene Bahn 28 an. Die ebene Bahn 26 ist
beispielsweise für Linksanwendung des Wegsensors am Fahrzeug
bestimmt, während der Exzenterzapfen 8 bei Rechtsanwendung des
Wegsensors am Fahrzeug im Bereich der Bahn 28 arbeitet. Durch
Umschlagen des Hebels 6 und die dabei eintretende Durchführung
des Exzenterzapfens 8 durch den Mittelabschnitt 27 kann der
Wegsensor ohne konstruktive Änderungen sowohl für Links- wie auch
für Rechtsanwendung eingesetzt werden.
Fig. 5 verdeutlicht das Zusammenwirken des Exzenterzapfens 8
mit der gestrichelt angedeuteten Steuernut 16 bzw. dessen einer
Bahn 26. Es ist eine Mittelstellung des Exzenterzapfens 8
entsprechend einer Stellung des Hebels 6 bei 0° dargestellt.
Zwei weitere Stellungen, die durch Verdrehung des Hebels 6 aus
der Mittelstellung heraus um je etwa 50° erreicht werden, sind
weiterhin eingezeichnet. Man erkennt, daß sich selbst bei einem
solchen Verdrehwinkel von insgesamt 100° der Exzenterzapfen 8
nur um eine relativ kleine Wegstrecke innerhalb der Bahn 26 der
Steuernut 16 verschiebt.
Während die Bahnen 26 und 28 und auch der Mittelabschnitt 27
gemäß Fig. 4 als weitgehend geradlinig verlaufende Bahnen
ausgebildet sind, ist es freilich auch möglich, hier eine
kurvenförmige Gestaltung vorzusehen. Durch Spritzen des
Gleitkörpers 11 aus Kunststoff ist die Herstellung einer
Kurvenbahn unproblematisch. Durch diese und andere Maßnahmen
kann Einfluß auf die Steuerkurve genommen werden. Fig. 6 zeigt
den möglichen Verlauf einer Steuerkurve, die an einen
geradlinigen Verlauf angenähert ist. Es ist der Hub des Kerns 18
über dem Verdrehwinkel der Welle 4 dargestellt.
Bezugszeichenliste
1 - Gehäuse
2 - Bohrung
3 - Bohrung
4 - Welle
5 - Achse
6 - Hebel
7 - Stirnfläche
8 - Exzenterzapfen
9 - Gewindeansatz
10 - Achse
11 - Gleitkörper
12 - Achse
13 - Lager
14 - Lager
15 - Fortsatz
16 - Steuernut
17 - Spule
18 - Kern
19 - Überwurfmutter
20 - Vertiefung
21 - Fortsatz
22 - Gewinde
23 - Gegengewinde
24 - Schlitz
25 - Gehäusedeckel
26 - Bahn
27 - Mittelabschnitt
28 - Bahn
2 - Bohrung
3 - Bohrung
4 - Welle
5 - Achse
6 - Hebel
7 - Stirnfläche
8 - Exzenterzapfen
9 - Gewindeansatz
10 - Achse
11 - Gleitkörper
12 - Achse
13 - Lager
14 - Lager
15 - Fortsatz
16 - Steuernut
17 - Spule
18 - Kern
19 - Überwurfmutter
20 - Vertiefung
21 - Fortsatz
22 - Gewinde
23 - Gegengewinde
24 - Schlitz
25 - Gehäusedeckel
26 - Bahn
27 - Mittelabschnitt
28 - Bahn
Claims (10)
1. Wegsensor mit einer in einem Gehäuse (1) angeordneten Spule,
einem relativ zur Spule (17) bewegbar angeordneten Kern (18),
der in einen von der Spule (17) umgebenen Raum bzw. in einen
Spulenträger eintaucht, sowie mit einer Übertragungseinrichtung,
mittels welcher der Kern (18) in Abhängigkeit von der Dreh
bewegung einer mit einem Exzenterzapfen (8) versehenen Welle (4)
in Richtung seiner Längsachse (12) bewegt wird, wobei die
Übertragungseinrichtung einerseits mit dem Exzenterzapfen (8)
der Welle (4) und andererseits mit dem Kern (18) in
Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die
Übertragungseinrichtung aus einem Gleitkörper (11) besteht, der
parallel zur Bewegungsrichtung des Kerns (18) im Gehäuse (1)
gleitend geführt ist und eine Steuernut (16) aufweist, in die
der Exzenterzapfen (8) der Welle (4) eingreift.
2. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kern (18) mit dem Gleitkörper (11) fest verbunden ist.
3. Wegsensor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kern (18) mit dem Gleitkörper (11)
freifliegend verbunden ist und die Gleitlagerung (13, 14) des
Gleitkörpers (11) zugleich die Lagerung des Kerns (18) bildet.
4. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuernut (16) des Gleitkörpers (11) über eine Feder in Anlage
an dem Exzenterzapfen (8) gehalten ist.
5. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuernut (16) schräg zur Bewegungsrichtung des Kerns (18) bzw.
zur Achse (12) des Gleitkörpers (11) angeordnet ist.
6. Wegsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuernut (16) zumindest angenähert als ebene Bahn (26, 28)
ausgebildet ist.
7. Wegsensor nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuernut (16) symmetrisch zu einer Ebene durch die Achse
(12) des Gleitkörpers (11) ausgebildet ist.
8. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen Gleitkörper (11) und Kern (18) eine Stellschraube
vorgesehen bzw. gebildet ist.
9. Wegsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Exzenterzapfen (8) exzentrisch ausgebildet ist.
10. Wegsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kern (18) als Stellschraube ausgebildet und in ein Gegengewinde
(23) im Gleitkörper (11) eingeschraubt ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19934323752 DE4323752C2 (de) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Wegsensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934323752 DE4323752C2 (de) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Wegsensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4323752A1 true DE4323752A1 (de) | 1995-01-26 |
DE4323752C2 DE4323752C2 (de) | 1995-05-18 |
Family
ID=6492908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934323752 Expired - Fee Related DE4323752C2 (de) | 1993-07-15 | 1993-07-15 | Wegsensor |
Country Status (1)
Country | Link |
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