JP2005531736A - ショックアブソーバ並びにショックアブソーバ運動を検出する装置 - Google Patents
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Abstract
外側ハウジング(14)内に縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッド(12)を備えた、ショックアブソーバ(2)は特に、簡単で頑丈な手段を用いて、外側ハウジング(15)と相対的なピストンロッド(12)の位置を確実に検出するために適している。そのために、ピストンロッド(12)は本発明に従い、磁気エンコーダ(18)を備え、このエンコーダは縦方向に沿って調整された磁力線および/または調整された磁界の強さを有する永久磁化された材料を含んでいる。
Description
本発明は、外側ケーシング内にその縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッドを備えたショックアブソーバに関する。本発明は更に、ショックアブソーバ運動を検出するための装置、特にこのようなショックアブソーバのため装置に関する。
通常のごとく外側ハウジングとその中に縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッドとを備えたショックアブソーバと、このショックアブソーバ運動を検出するための付設の装置は一般的に、機械技術、設備技術または装置技術、特に自動車技術において使用可能である。一般的に動的な車両コントロールのための設計と関連して行われる、自動車の電子式スタビリティコントロールのための最新の設計の場合、ショックアブソーバコントロール装置を使用することができる。このショックアブソーバコントロール装置は走行状態を安定させるためおよび/または改善するために、インテリジェントな電子ブレーキ制御システムおよび/または操舵制御システムにおいてこのような情報を利用するために設けられている。
このようなシステムの場合、個々のショックアブソーバにアクチュエータが付設される。このアクチュエータによって、それぞれのショックアブソーバの減衰状態を変更することができる。その際、アクチュエータを適切に制御することにより、自動車の走行状態を状況に依存して安定化および/または改善することができる。これを可能にするために、要求および状況に依存した、それぞれのアクチュエータの適切な制御が、特に実際に検出された実際状態の評価と、目標状態とを考慮して行われる。このようなシステムの場合、それぞれの実際状態、特に、通常はシャーシに固定された外側ハウジングに対する、ピストンロッドの実際の位置決めを適切に考慮することができるようにするために、位置特性値および/またはショックアブソーバ運動を検出するための設計が必要である。
本発明の根底をなす課題は、簡単で頑丈な手段によって、特に外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置を確実に検出するために適している、上記種類のショックアブソーバを提供することである。更に、このようなショックアブソーバを使用するために適した、ショックアブソーバ運動を検出するための装置を提供すべきである。
この課題は、本発明に従い、ショックアブソーバにおいて、ピストンロッドまたは外側ハウジングが磁気エンコーダを備え、このエンコーダが縦方向に沿って調整(変調)された磁力線および/または調整(変調)された磁界の強さを有する永久磁化された材料を含んでいることによって解決される。
その際、本発明は、ショックアブソーバの構成要素の間の位置特性値を検出する際に、その際予想される比較的に大きな機械的な応力を考慮して、測定値ピックアップのためのきわめて信頼性の高い設計思想を設けるべきである。その際、高い信頼性と故障しにくさのために、特に非接触式に測定値をピックアップすべきである。これを可能にするために、磁気的な補助手段を用いて測定値がピックアップされる。この場合、ピストンロッドまたは外側ハウジングは、その縦方向の位置特性値を示す適切な磁気コーディングを備えている。
磁気エンコーダの磁力線または磁界の強さの変調の検出は特に、外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置変更を検出するために適している。更に、外側ハウジングに対するピストンロッドの絶対位置に関する、後続の処理で有利に利用可能な特性値を提供できるようにするために、有利な実施形では、磁気エンコーダが別個に読み取り可能な位置マークを備えている。この位置マークは位置を評価するために基準値または校正基礎として使用可能である。その際、位置マークが付設のセンサによって検出可能な固有のコーディングを備えていると有利である。その際、コーディングのために、例えば金属製の位置マークを設けることができる。この位置マークは付設の金属検出器とセンサによって選択的に検出可能である。その代わりにまたはそれに付加して、位置マークは、そうでないときに設けられるエンコーダの磁化と異なる磁化を有する。この磁化は付設の磁界センサによって検出可能である。
ペダル駆動装置用の位置特性値を検出する用途のために、位置に依存して変調された磁力線または磁界の強さを有する永久磁化された材料を備えた磁気エンコーダが、独国特許出願公開第10010042号明細書によって知られている。エンコーダと、このエンコーダと協働するセンサの実施形に関して、この独国特許出願公開第10010042号明細書の開示内容が完全に取り込まれる。その際、磁気エンコーダは特にピストンロッドの縦方向に見て、連続する多数の磁化領域を備えている。この磁化領域は磁化方向が交替しているかあるいは縦方向に沿って連続的に増大または低下する磁化を有する永久磁化された材料を備えている。
その際、磁気エンコーダがピストンロッドに配置されていると、きわめて簡単な構造が達成可能である。ショックアブソーバと、付設の測定値のピックアップ装置をきわめて簡単に組み立てることができるようにするために、磁気エンコーダがピストンロッドの縦軸線周りに回転対称に形成されていると有利である。それによって、ピストンロッドと相対的な磁気エンコーダの方向に関係なく、均一な強さのはっきりした磁化を検出することができる。これは、磁化エンコーダがほぼ管状に形成され、評価範囲においてピストンロッドを形状拘束的に取り囲んでいることにより、きわめて簡単に達成可能である。その際、ショックアブソーバ運動を安定させるための、外側ハウジングと相対的なピストンロッドのきわめて確実な案内は、ピストンロッドを取り囲む磁気エンコーダが有利な実施形に従って溝または***部を備えていない特に円筒状の外側表面を形成していることによって達成される。
一方では機械的な作用による磁気エンコーダの損傷を回避するため、他方ではきわめてコンパクトな構造を可能にするために、磁気エンコーダは他の有利な実施形に従って、磁気を伝導しない材料によって形成された保護スリーブによって取り囲まれている。
外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置決めのための測定値を検出するために、ショックアブソーバがピストンロッドまたは外側ハウジングの磁気コーディングを検出するために適したセンサを備えていると合目的である。そのために、ショックアブソーバが、外側ハウジングまたはピストンロッドに定置連結された或る数の磁界センサを備えていると有利である。この磁気センサは場合によっては付設のセンサ回路を付け足すことが可能である。その際、磁界センサは好ましくは、磁力線の全体または一部を後で処理可能な出力信号に変形するように形成されている。この場合、変位測定のために使用される磁界センサは特に、AMR原理、GMR原理またはホール原理に従って作動可能である。その際、磁気プローブとして、好ましくは例えばWO 0151893 から知られているAMRブリッジ組み合わせが使用される。
コンパクトで、信頼性があってそして頑丈な構造のために、磁界センサがセンサ支持体に配置され、このセンサ支持体が磁気エンコーダを備えたピストンロッドを同心的に取り囲んでいると有利である。その際、センサ支持体が好ましくは場合によっては付設のセンサ信号処理部と一緒に、外側ハウジング内に、従ってショックアブソーバ管内に配置されるので、コンパクトな構造に加えて、敏感なセンサのきわめて効果的な機械的保護が保証される。
他の実施形では、磁界センサが構造的にまとめられてセンサ集合体を形成し、このセンサ集合体が給電路および/またはこの給電路を接続するためのプラグ要素を備えている。その際、センサ集合体がスナップ止め連結部または係止連結部、特にリング状係止部を介して、外側ハウジングに連結されていると有利である。
特に上記種類のショックアブソーバの運動を検出するための装置において、上記課題は、ショックアブソーバのピストンロッドまたは外側ハウジングに配置された磁気エンコーダが、縦方向に沿って変調された磁力線および/または変調された磁界強さを有する永久磁化された材料を備え、磁気エンコーダが位置特性値を表す更に処理可能な出力信号を発生するために、外側ハウジングまたはピストンロッドに定置連結された或る数の磁界センサと協働する。
きわめて有利な実施形では、ショックアブソーバと、ショックアブソーバ運動を検出するための付設の装置が、ショックアブソーバ制御のためのシステムで使用される。このシステムは制御ユニットを備え、この制御ユニットの入力側は上記種類のショックアブソーバ運動を検出するための装置に接続され、制御ユニットはこの装置によって発生した出力信号に依存して、ショックアブソーバに付設されたアクチュエータのための作動コマンドを発生する。
その際、ショックアブソーバコントロールを検出するための装置は特に、外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置移動および/または外側ハウジングと相対的なピストンロッドの位置を示す出力信号を供給することができる。この出力信号は例えば外側ハウジングと相対的なピストンロッドの移動を示す速度特性値を求めるためにまたはそれから導き出される加速度特性値を求めるために使用可能である。この特性値に依存して、例えばショックアブソーバの減衰状態に対して、状況に依存して適切に影響を及ぼすことができる。この場合、外側ハウジングと相対的なピストンロッドの速度に依存して、弁または絞り弁の適切な制御によって、圧油またはショックアブソーバ油のための流通開口を開放することができる。
本発明によって得られる効果は特に、ショックアブソーバで磁気エンコーダを使用することによって、比較的に簡単構造で、ショックアブソーバの外側ハウジングと相対的なピストンロッドの移動を示す測定値を、非接触式に、従ってきわめて確実に検出することができることにある。
図に基づいて本発明の実施の形態を詳しく説明する。
すべての図において同じ部品には同じ参照符号が付けてある。
図1はショックアブソーバ制御のためのシステム1を概略的に示している。ショックアブソーバ2はピストンロッド運動を検出するための装置4と、減衰状態を変更可能なアクチュエータ6を備えている。状況に依存して走行状態を安定化および/または改善するために、センサとアクチュエータ6が電子コントローラ8と協働する。更に、ピストンロッド運動のセンサによる測定量を、情報を処理する他の車両システム、特にブレーキシステムおよび操舵システムに供給可能である。そのために、信号伝達経路10、好ましくは本実施の形態ではデータバス(例えばCAN)が設けられている。
図2は、クルップ・ビルシュタイン(Krupp Bilstein)社の簡単なショックアブソーバ2を示している。運転中、ピストンロッド12は外側ハウジング14と相対的に動く。本発明による装置は、この直線運動を測定するために使用される。変位センサは摺動可能な要素とステータを備えている。摺動可能な要素は磁気エンコーダを備えている。ステータにはセンサモジュールが定置されて連結されている。このセンサモジュールはAMR原理、GMR原理またはホール原理に従って作動可能である。摺動可能な要素は特にステータに連結された軸受によって案内される。
図3は、ピストンロッド12を変形したこのようなショックアブソーバ2を示している。ピストンロッド12は評価範囲16において同心的に細くなっていて、管状の磁気エンコーダ18によって取り囲まれている。エンコーダ18は定置されていてピストンロッド12に連結されている。エンコーダ18自体は磁気を通さない材料で形成された保護スリーブ20によって取り囲まれている。その際、エンコーダ管の外径は磁気を通さない保護管または保護スリーブ20の内側寸法だけ、ピストンロッド12の細くなっていない直径に対して縮小している。その際、保護管の外径は、ピストンロッド12、エンコーダ18および保護スリーブ20によって外側範囲16内で形成された複合体が細くなっていないピストンロッド17と共に、エッジのないピストンロッドを形成するように選定されている。このピストンロッドの機械的な摩擦特性および滑り特性は図2に示した従来のピストンロッドの摩擦特性および滑り特性に一致している。
図4は本発明による装置全体を概略的に示している。エンコーダ18を備えたピストンロッド12はセンサ支持体22によって同心的に取り囲まれている。センサ支持体22はショックアブソーバ2の外側ハウジング14に機械的に固定連結されている。この連結は本実施の形態ではリング状の係止部24によって示してある。センサ支持体22には、磁気に敏感な1個または複数の磁界センサ26が挿入されている。この磁界センサはエンコーダ18の磁極パターンを走査する。本実施の形態では2個の磁界センサ26が設けられている。この磁界センサはセンサ支持体22に鋳込まれているかまたは射出成形されている。センサモジュールは有利な実施の形態では磁界を感知するプローブと、得られたエンコーダ信号を前処理するための所属の電子回路とを含んでいる。ケーブル28はセンサモジュールの信号をセンサ支持体22から電子コントローラ8(図1)に案内する。
図5は、エンコーダ18として設けられたエンコーダ管30を回転対称に磁化するセンサとエンコーダの組み合わせの第1の実施の形態を示している。磁化パターンは交互に設けられたリング状の均一なN極領域とS極領域からなっている。このN極領域とS極領域は空隙32を介して磁界センサ26によって走査される。プローブの信号は電子回路34によって次のように処理される。すなわち、電子回路の出力部で、増分情報、すなわち交互の磁化方向の周期を上回るときの変位Δxに関する情報を有する電気信号36と、電気的な正負符号識別38が供されるように処理される。この正負符号識別は電子コントローラ8に伝送可能である。プローブと回路34は一緒に、上記のセンサモジュールを形成する。この場合、増分信号は変位増分Δxだけ行われたピストンロッド変位の事象を示し、正負符号は移動の方向を符号化している。エンコーダ18を使用することにより、センサ支持体22がエンコーダ18に対して回転対称に方向づけしないで取付け可能であり、センサ支持体22とピストンロッド12の後続の相対回転運動が測定に影響を及ぼさないという技術的な利点がある。このセンサとエンコーダの組み合わせは好ましくは、相対的な変位、その速度および加速度を基礎としてショックアブソーバを動的に制御するために使用される。
図6はセンサとエンコーダの組み合わせの第2の実施の形態を示している。この組み合わせは、外側ハウジング14と相対的なピストンロッド12の絶対位置を求めるために特に適している。そのために、エンコーダ18は位置マーク40を備えている。この位置マークは基準値または校正基礎のように特別におよび選択的に読み取り可能である。その際、図6の実施の形態では、エンコーダ18の本来の磁気符号化部が周方向においてエンコーダを部分的に取り囲んでいる。これに対して、位置マーク40は対の極42,44を備えている。この対の極はその周方向においてエンコーダ18を完全に取り囲み、信号の単位長Δyの一定数の増分46がこの対の極に割り当てられている。この場合、位置マーク40には、適切に位置決めされた、センサ50としての磁界センサが特別に付設されている。このセンサはその位置決めに基づいて、対の極42,44の磁化にのみ応答する。エンコーダ管をピストンロッド12に固定し、位置マーク40の位置を知ることにより、絶対位置の割り当てが一義的であり、位置マーク40の通過の際、これに基づいて校正することができる。同時に、位置マーク40の範囲には、位置検出の観点から冗長性がある。この冗長性は安全のために使用可能である。しかし、この実施の形態はセンサ支持体22に対するピストンロッドの構造的な方向づけを必要とする。
図7はセンサとエンコーダの組み合わせの第3の実施の形態を示している。この場合、位置マーク40は磁化されていない識別部によって形成されている。この実施の形態の場合、2個の異なる磁界センサ26と、それぞれ付設された回路34が使用される。この磁界センサと回路は基本的には前述のように作用する。位置マーク40は磁気的に作用しない材料領域によって形成されている。この材料領域は例えば、容量性プローブまたは金属検出器の作用原理に一致するプローブによって、特別に割り当てられたセンサ50として形成されている。センサとして50として設けられた金属検出器の信号は信号処理回路52によって特性信号54に処理される。前述のように、領域を位置マーク40に位置的に固定割り当てすることにより、絶対位置に校正を自動的に行うことができる。例えば図5に示すように、方向づけられていない組込みの利点をここでも利用可能である。
図8は本発明の第4の実施の形態を示している。この実施の形態はエンコーダ18と磁界センサ26の間で方向づけを必要とする。上述の種類のセンサモジュールは管状のエンコーダ18を走査する。このエンコーダの磁化はN極とS極の対によって生じる。N極とS極の対の中立領域(磁力線が円筒の表面に対してほぼ平行に延びる)は、エンコーダ縦軸線に沿ってらせん状に巻きつく。らせんの回転長さは次のように選定されている。すなわち、エンコーダの位置と一義的に組み合わせられた磁気的なベクトル方向が、センサモジュールと相対的なエンコーダ18の各位置に割り当てられるように選定されている。このベクトル方向はセンサモジュールによって検出される。この構造の利点は、ショックアブソーバ2の外管と相対的な位置の一義的な絶対値がピストンロッド12の各々の位置に割り当て可能であることにある。
1 システム
2 ショックアブソーバ
4 装置
6 アクチュエータ
8 コントローラ
10 信号伝達経路
12 ピストンロッド
14 外側ハウジング
16 評価範囲
18 エンコーダ
20 保護スリーブ
22 センサ支持体
24 係止部
26 磁界センサ
28 ケーブル
30 エンコーダ管
32 空隙
34 回路
36 電気信号
38 正負符号識別
40 位置マーク
42,44 対の極
46 増分
50 センサ
52 信号処理回路
54 特性信号
2 ショックアブソーバ
4 装置
6 アクチュエータ
8 コントローラ
10 信号伝達経路
12 ピストンロッド
14 外側ハウジング
16 評価範囲
18 エンコーダ
20 保護スリーブ
22 センサ支持体
24 係止部
26 磁界センサ
28 ケーブル
30 エンコーダ管
32 空隙
34 回路
36 電気信号
38 正負符号識別
40 位置マーク
42,44 対の極
46 増分
50 センサ
52 信号処理回路
54 特性信号
Claims (10)
- 外側ハウジング(14)内に縦方向に摺動可能に配置されたピストンロッド(12)を備えた、ショックアブソーバ(2)において、ピストンロッド(12)または外側ハウジング(14)が磁気エンコーダ(18)を備え、このエンコーダが縦方向に沿って調整された磁力線および/または調整された磁界の強さを有する永久磁化された材料を含んでいることを特徴とするショックアブソーバ。
- 磁気エンコーダ(18)がほぼ管状に形成され、評価範囲(16)においてピストンロッド(12)を形状拘束的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項1記載のショックアブソーバ(2)。
- 磁気エンコーダ(18)が磁気を伝導しない材料で形成された保護スリーブ(20)によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項1または2記載のショックアブソーバ(2)。
- エンコーダ(18)が付設のセンサ(50)によって検出可能な固有のコーディングを有する位置マーク(40)を備えていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つに記載のショックアブソーバ(2)。
- 外側ハウジング(14)またはピストンロッド(12)に定置連結された或る数の磁界センサ(26)を備えていることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つに記載のショックアブソーバ(2)。
- 磁界センサ(26)がセンサ支持体に配置され、このセンサ支持体が磁気エンコーダ(18)を備えたピストンロッド(12)を同心的に取り囲んでいることを特徴とする、請求項5記載のショックアブソーバ(2)。
- 磁界センサ(26)がセンサ集合体に構造的にまとめられ、このセンサ集合体が給電路および/またはこの給電路を接続するためのプラグ要素を備えていることを特徴とする、請求項5または6記載のショックアブソーバ(2)。
- センサ集合体がスナップ止め連結部または係止連結部、特にリング状係止部を介して、外側ハウジング(14)に連結されていることを特徴とする、請求項7記載のショックアブソーバ(2)。
- 特に請求項1〜8のいずれか一つに記載のショックアブソーバ(2)のための、ショックアブソーバ運動を検出するための装置(4)において、ショックアブソーバ(2)のピストンロッド(12)または外側ハウジング(14)に配置された磁気エンコーダ(18)が、縦方向に沿って調整された磁力線および/または調整された磁界強さを有する永久磁化された材料を備え、磁気エンコーダが位置特性値を表す更に処理可能な出力信号を発生するために、外側ハウジング(14)またはピストンロッド(12)に定置連結された或る数の磁界センサ(26)と協働することを特徴とする装置(4)。
- 制御ユニット(8)を備えた、ショックアブソーバを制御するためのシステム(1)であって、制御ユニットの入力側が請求項9記載のショックアブソーバ運動を検出するための装置に接続され、制御ユニットがこの装置によって発生した出力信号に依存して、ショックアブソーバ(2)に付設されたアクチュエータ(6)のための作動コマンドを発生する、システム(1)。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE10229714 | 2002-07-02 | ||
PCT/EP2003/006914 WO2004005748A1 (de) | 2002-07-02 | 2003-06-30 | Stossdämpfer und anordnung zur erfassung von stossdämpferbewegungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005531736A true JP2005531736A (ja) | 2005-10-20 |
Family
ID=30009781
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004518631A Withdrawn JP2005531736A (ja) | 2002-07-02 | 2003-06-30 | ショックアブソーバ並びにショックアブソーバ運動を検出する装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2005531736A (ja) |
DE (1) | DE10392801D2 (ja) |
WO (1) | WO2004005748A1 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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