DE4437939A1 - Geber zur Erfassung von Lagen oder Stellungen bzw. Bewegungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Geber zur Erfassung von relativen Lagen oder Stellungen bzw. Bewegungen zweier relativ zuein­ ander beweglicher Teile, mit einer zwischen den Teilen an­ geordneten und sich bei deren Relativbewegungen verformenden, spiraligen bzw. schraubenförmigen Feder, die elektrisch leit­ fähig ist und deren formabhängige elektrische Induktivität zur Erzeugung eines die Lagen, Stellungen bzw. Bewegungen wiedergebenden Signales ausgenutzt wird.

Ein derartiger Geber ist Gegenstand der DE 32 05 705 A1. Die sich bei Relativbewegungen der Teile verformende Feder ist elektrisch als frequenzbestimmender Teil eines Oszilla­ tors geschaltet, so daß dessen Frequenz ein zur jeweiligen Lage bzw. Stellung der Teile analoges Signal bildet und Frequenzänderungen den jeweiligen Bewegungshub zwischen den Teilen wiedergeben.

Der nach der DE 32 05 705 A1 vorgesehene konstruktive Aufbau des Gebers ist vergleichsweise aufwendig. Die Feder ist in einem zylindrischen Gehäuse untergebracht und zwischen einem in diesem Gehäuse verschiebbaren kolben­ artigen Teil und einem gehäusefesten Teil angeordnet.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine konstruktiv besonders vorteilhafte Konstruktion für einen Geber der eingangs ange­ gebenen Art aufzuzeigen.

Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, die Feder an bzw. in einem zwischen den Teilen angeordneten Balg zu haltern bzw. einzubetten.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einen oftmals zwischen relativ zueinander beweglichen Teilen ohnehin vorhandenen oder ohne weiteres anbringbaren Balg als Träger der Feder auszubilden, so daß der Balg eine Doppelfunktion übernimmt, indem er einerseits eine not­ wendige bzw. wünschenswerte Abdichtung zwischen den relativ zueinander beweglichen Teilen bewirkt und anderer­ seits die für die Geberfunktion wichtige Feder haltert.

Ein besonderer Vorzug der Erfindung liegt darin, daß bei der regelmäßig vergleichsweise einfachen Montage des Balges zwangsläufig auch der signalbestimmende Teil des Gebers ohne jeden zusätzlichen Aufwand montiert wird.

Darüber hinaus kann die Feder derart mit dem Balg ver­ bunden bzw. in den Balg integriert sein, daß die elek­ trischen Anschlüsse der Feder auf der Seite des relativ stationären Teiles liegen und dementsprechend die zur Signalauswertung notwendigen elektrischen bzw. elektro­ nischen Schaltungsanordnungen sowie die zugehörigen elektrischen Verbindungen zur Feder relativ stationär angeordnet werden können.

Im übrigen wird hinsichtlich bevorzugter Merkmale der Erfindung auf die Ansprüche sowie die nachfolgende Erläuterung der Zeichnung verwiesen, anhand der besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben werden.

Dabei zeigt

Fig. 1 ein schematisiertes Schnittbild einer Zahnstangen­ lenkung für Kraftfahrzeuge mit einem erfindungs­ gemäßen Geber, der als Lenkwinkelsensor arbeitet, wobei die zugehörige Feder in einen der Bälge inte­ griert ist, welche zur Abdichtung zwischen Zahn­ stange und Zahnstangengehäuse dienen,

Fig. 2 eine ausschnittsweise Seitenansicht des die Feder aufnehmenden Balges,

Fig. 3 eine Seitenansicht entsprechend dem Pfeil III in Fig. 2 und

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Balgausschnittes.

Die in Fig. 1 dargestellte Zahnstangenlenkung besitzt in grundsätzlich bekannter Weise eine in einem Gehäuse 1 verschiebbar geführte Zahnstange 2, in deren Verzahnung 2′ ein Ritzel 3 eingreift, welches mit einem Wellenstück 4 antriebsmäßig verbunden ist, das seinerseits in nicht dargestellter Weise über eine Lenksäule od. dgl. mit einem Lenkhandrad eines Kraftfahrzeuges antriebsverbunden ist. In Abhängigkeit von dem zwischen Ritzel 3 und Wellenstück 4 auftretenden Drehmoment bzw. den zwischen Ritzel 3 und Verzahnung 2′ der Zahnstange 2 auftretenden Verzahnungs­ kräften wird ein Servoventil 5 gesteuert, welches über Leitungen 6 und 7 mit einer fluidischen Druckquelle sowie einem relativ drucklosen Reservoir und über Leitungen 8 und 9 mit je einer Kammer eines doppeltwirkenden Kolben- Zylinder-Aggregates 10 verbunden ist, dessen Kolben 10′ fest auf einem die Zahnstange 2 gleichachsig fortsetzenden Stangenteil 11 angeordnet ist. Die freien Enden der Zahn­ stange 2 bzw. des Stangenteiles 11 sind gelenkig, bei­ spielsweise mittels Kugelgelenke 12, mit Spurstangen 13 verbunden, die den Stellhub der Zahnstange 2 bzw. des Stangenteiles 11 in bekannter Weise auf die nicht darge­ stellten Lenkräder eines Fahrzeuges übertragen.

Um die Gelenke 12 gegen Verschmutzungen zu schützen, sind zwischen den gelenkseitigen Enden der Spurstangen 13 und dem Gehäuse 1 der Zahnstange 2 bzw. des Kolben-Zylinder Aggregates 10 Bälge 14 und 15 angeordnet. Der Balg 15 besitzt einen vergrößerten Durchmesser, um Unterbringungs­ raum für eine Schraubenfeder 16 zu schaffen, die zwischen dem in Fig. 1 rechten Ende des Gehäuses 1 und dem gehäuse­ seitigen Ende der rechten Spurstange 13 oder - abweichend von der Darstellung der Fig. 1 - dem spurstangenseitigen Ende des Stangenteiles 11 angeordnet ist. Dementsprechend wird die Feder 16 bei Verschiebehüben von Zahnstange 2 bzw. Stangenteil 11 gedehnt oder gestaucht.

Die Schraubenfeder 16 ist zweiteilig ausgebildet und besteht aus konzentrisch zueinander angeordneten Schrauben­ federteilen 16′ und 16′′, die elektrisch in Reihe geschaltet sind, wobei das eine Federteil 16′ mit einer Ader eines Kabels 17 und das Schraubenfederteil 16′′ mit einer anderen Ader dieses Kabels 17 verbunden ist.

Die elektrisch leitfähige Feder 16 besitzt zwangsläufig eine elektrische Induktivität, deren Maß sich bei Verände­ rungen der Form der Feder 16, d. h. wenn die Feder 16 gedehnt oder gestaucht wird, ändert. Dieser Effekt ist im vorliegenden Falle vergleichsweise stark ausgeprägt, weil die zueinander konzentrisch angeordneten Schraubenfederteile 16′ und 16′′ gegenläufig gewunden sind.

Da die genannte Verformung der Feder 16 analog zum Verschiebehub der Zahnstange 2 erfolgt, der wiederum analog zum Lenkwinkel der Lenkräder ist, stellt das Maß der Induktivität der Feder 16 ein zum Lenkwinkel der Lenkräder analoges Maß dar.

Die Induktivität der Feder 16 kann beispielsweise dadurch ermittelt werden, daß die Feder 16 elektrisch als frequenz­ bestimmendes Teil eines Oszillators geschaltet ist, wie es beispielsweise in Fig. 1 der eingangs erwähnten DE 32 05 705 A1 gezeigt wird. Damit ist die von der Feder 16 bestimmte Frequenz des Oszillators analog zum Verstellhub der Zahnstange 2 sowie zum Lenkwinkel der Lenkräder.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der der Balg 15 zusammen mit der Feder 16 ein einziges Bauteil bildet, dessen Abmessungen den Abmessungen des "normalen" Balges 14 entsprechen.

Die Federteile 16′ und 16′′ sind weitestgehend in den Balg 15 eingebettet. Dieser besitzt dazu eine erste schraubenförmige Falte 15′ mit großem Durchmesser. In diese Falte 15′ ist der Schraubenfederteil 16′ einge­ bettet. Darüber hinaus besitzt der Balg 15 eine schrauben­ förmige Falte 15′′, die einen zur Falte 15′ gegenläufigen Windungssinn und geringeren Durchmesser aufweist und jeweils abschnittsweise von der Falte 15′ durchsetzt wird. In die Falte 15′′ ist der Schraubenfederteil 16′′ eingebettet, wobei jeweils dort, wo die Falte 15′′ von der Falte 15′ durchsetzt wird, der Schraubenfederteil 16′′ innerhalb des Balges 15 einen kurzen "freitragenden" Abschnitt besitzt.

Die Schraubenfederteile 16′ und 16′′ können in das Material des Balges 15 eingespritzt sein.

Jedoch ist es auch möglich und zweckmäßig, wenn die Schraubenfederteile 16′ und 16′′ mit einer gewissen radialen Vorspannung innerhalb des Balges 15 angeordnet sind, derart, daß sie die Falten 15′ und 15′′ von innen her radial aufzuweiten suchen.

Claims (9)

1. Geber zur Erfassung von relativen Lagen oder Stellungen bzw. Bewegungen zweier relativ zueinander beweglicher Teile, mit einer zwischen den Teilen angeordneten und sich bei deren Relativbewegungen verformenden spiraligen bzw. schraubenförmigen Feder, die elektrisch leitfähig ist und deren formabhängige elektrische Induktivität zur Erzeugung eines die Bewegungen wiedergebenden Signales ausgenutzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (16) an bzw. in einem zwischen den Teilen (1, 10; 2, 13) angeordneten Balg (15) gehaltert bzw. einge­ bettet ist.

2. Geber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (16) aus zwei elektrisch in Reihe geschalteten spiraligen bzw. schraubenförmigen Federteilen (16′, 16′′) besteht, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.

3. Geber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federteile (16′, 16′′) zueinander gegenläufig gewunden sind.

4. Geber nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (15) eine schraubenförmige oder spiralige Falte (15′) mit großem Durchmesser und eine - gegebenenfalls gegenläufig - schraubenförmige bzw. spiralige Falte (15′′) mit kleinerem Durchmesser aufweist und die Federteile (16′, 16′′) in je einer Falte angeordnet bzw. eingebettet sind.

5. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (15) zwischen einer Zahnstange (2) bzw. einem dieselbe fortsetzenden Stangenteil (11) und einem zugehörigen Gehäuse (1) angeordnet ist.

6. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (15) als Teil einer fluidischen Fahrzeug­ federung angeordnet ist.

7. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (15) als Teil eines Stoßdämpfers angeordnet ist.

8. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Balg (15) als Teil eines Teleskopaggregates angeordnet ist.

9. Geber nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch Signalauswertung ein die Relativ­ geschwindigkeit bzw. Relativbeschleunigung zwischen den Teilen wiedergebendes Signal erzeugbar ist.