NO322341B1 - System for avlesning av nivaendring i kjoretoy - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et system med en nivåsensor for anvendelse i kjøretøyer med luftfjæring eller hydraulisk fjæring for avkjenning av en aksels posisjon i forhold til kjøretøyets rammekonstruksjon.

I kjøretøyer med luftfjæring er det behov for en innretning som detekterer posisjonen på en eller flere aksler i forhold til kjøretøyets ramme. Når kjøretøyet belastes så vil innretningen oppdage dette og iverksette en kompensasjon av trykket i relevante deler av luftfjæringssystemet (fortrinnsvis en eller flere luftbelger) for å holde nivået og den relative posisjonen mellom akselen og rammen konstant eller innenfor ønskede toleranser. I ulike utførelsesformer kan det benyttes en eller flere innretninger som detekterer relativ posisjon mellom aksel og ramme, avhengig av om det er ønskelig å kompensere bare nivå eller også krengning som følge av skjev belastning. I slikt tilfelle vil to eller flere (dersom det er flere aksler) sensorer kunne styre ulike deler av luftfjæringssystemet for eksempel trykket i forskjellige luftbelger. Dersom det anbringes en sensor på hver side av kjøretøyet så vil systemet kunne oppdage og kompensere både nivå generelt og krengning til en bestemt side. Dersom det benyttes en krengningshemmer så vil det også være mulig å kun benytte én sensor under forutsetning av at den motsatte siden holdes ved tilnærmet samme nivå ved hjelp av krengningshemmeren.

Det er vanlig å benytte vripotensiometre som givere/sensorer i et slikt system som påvirkes av stag eller annen mekanisk forbindelse og som videre kommuniserer med et elektronisk styresystem eller en ventil.

Det finnes i den forbindelse ulike kjente systemer for slik relativ posisjons oppdagelse og nivå/krenge regulering. Fra US patent 6,412,790 er det kjent en metode for slik nivåavkjenning hvor et stag er anbrakt mellom aksel og ramme og hvilket stag betjener en ventil i luftfjæringskretsen når den relative posisjonen endrer seg slik at det er ønskelig å regulere nivået. Dette kan være en relativ avstand som både er for stor og for liten, avhengig av belastning på kjøretøyet. Ventilen regulerer deretter trykket i luftbelgen/fjæringsbelgen. Sensoren og det mekaniske arrangementet er her utsatt for til dels kraftige miljøpåkjenninger fra steinsprut og vann, samt fare for at løse hindre i veibanen eller under kjøretøyet (bl.a. kjetting etc) skader komponentene eller endrer geometrien mellom ramme og aksel slik at føling/regulering blir feilaktig. Videre er det en ulempe at man trenger 2 sensorer for å oppdage og justere krengning. Sensorene og stagarrangementet er kostbart og monteringen må foregå på kjøretøyfabrikkens hovedmontasjelinje for at dette skal sitte korrekt mellom ramme og aksel. Videre må stagarrangementet innjusteres korrekt på hvert kjøretøy for å justere høyden korrekt.

Det er dessuten fra EP 1 199 196 kjent å benytte nivåavkjenning inne i selve fjæringsbelgen med for eksempel en ultralyd måleinnretning for avstandsmåling. Ulempen med dette systemet er at sensoren sitter inne i belgen, hvilket er uheldig i forhold til adkomst ved utskiftning etc. Videre er det nødvendig med en sensor i hver belg for å korrigere høydenivået korrekt.

Det skal kort nevnes at publikasjonen US 4838563 beskriver et system i overensstemmelse med innledningen til det selvstendige patentkravet. Videre beskriver US 5609184 en rotasjonsvinkelsensor for å registrere vinkelposisjonen til en trotleventil, og US 5148106 beskriver generell teknikk vedrørende avkjenning av vinkelendring.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å frembringe et forbedret system for nivåavkjenning for regulering, eventuelt også for avkjenning av krengning og regulering i kjøretøyer med luftfjæring eller hydraulisk fjæring. Systemet er forbedret i forhold til ulempene vedheftet tidligere kjente løsninger og kan oppdage krengning og nivåendring med kun én sensor.

Oppfinnelsens hensikter oppnås med systemet slik det angis i det selvstendige patentkravet, og ytterligere utførelser av oppfinnelsen angis i de uselvstendige patentkravene.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det frembrakt et nytt system for avkjenning av nivåendring og krengning med utgangspunkt i et såkalt V-stag. Dette er kjent bl.a. fra norsk patent 308963 som forbindelse mellom en aksel og rammen på et kjøretøy. V-staget er anbrakt liggende i lengderetningen av kjøretøyet og er opplagret i bunnen av V-en på akselen. Opplagringen av V-staget på akselen er dreibart hovedsakelig om to akser (i kjøretøyets lengderetning og på tvers) og er en kuleopplagring. Videre er hver av sidene i V-en forbundet med rammen. Når så akselen beveger seg i forhold til rammen så vil V-staget endre sin vinkel i forhold til rammen. Dette gjelder både nivåendring og krengning. Således vil det på et punkt hvor V-staget er forbundet med akselen være mulig å oppdage både nivåendring og krengning.

Kuleopplagringen av V-staget er fortrinnsvis dannet med et ytre "hus" eller lokk som omgir den øvré del av kuleopplagringen og beskytter denne. Dette lokket kan enkelt fjernes for inspeksjon og vedlikehold. Ifølge foreliggende oppfinnelse er sensoren for avkjenning av nivå og krengning anbrakt inne i huset eller under lokket i forbindelse med selve kuleopplagringen. Således er sensoren beskyttet mot utvendig påkjenning.

Sensoren er videre ifølge en foretrukket utførelsesform av foreliggende oppfinnelse, kontaktløs ved at det ikke er mekanisk forbindelse mellom V-stag og et fast punkt på akselen (kuleforbindelsen) som gir en representasjon av den relative posisjonen mellom ramme og aksel. Dette er foretrukket da man derved unngår kalibrering og justering av forbindelsen, det er færre deler som kan bryte sammen og som trenger ettersyn og behovet for den individuelle tilpassningen ved montering er mindre. I ytterligere utførelsesformer kan det imidlertid være mulig å benytte ulike mekaniske forbindelser som armer eller lignende mellom sensoren og et relativt avlesningspunkt.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således frembrakt et system for avlesning av relativ posisjon mellom ramme og aksel på kjøretøyet, hvilket kjøretøy er forsynt med et såkalt V-stag anbrakt mellom rammen og akselen hvor den spisse enden av V-en er forbundet med et kuleledd til akselen på kjøretøyet og de motsatte ender av V-staget er forbundet med rammen på kjøretøyet, hvilket kuleledd innbefatter et delvis kuleformet legeme fast anbrakt på akselen eller V-staget, omgitt av en komplementært utformet krage anbrakt rundt hele eller deler av det kuleformede legemet, hvilket kuleledd er tildekket av et lokk eller hus. Oppfinnelsen er kjennetegnet ved at det på kulen eller i forbindelse med huset i kuleleddet er anbrakt henholdsvis en sensor og et avkjenningsområde hvilket leses av sensoren, hvilket avkjenningsområde er dannet med informasjon for registrering av posisjon i minst én retning og at sensoren registrerer posisjonen til avkjenningsområdet i minst én retning. Således er sensoren og avkjenningsområdet integrert i V-staget og kan forbindes videre med kjøretøyets styring av luftfjæring eller hydraulisk fjæring for kompensering av nivå og/eller krengning. 1 en utførelsesform er sensoren derved anbrakt i lokket eller på annet vis i forbindelse med kuleleddets hus, mens avkjenningsområdet er anbrakt på kulen. I en ytterligere utførelsesform er avkjenningsområdet anbrakt i lokket eller på annet vis i forbindelse med kuleleddets hus, mens sensoren er anbrakt på kulen.

Videre er systemet uavhengig av hvorvidt kulen i kuleleddet er en del av akselen eller V-staget, så lenge sensoren er forbundet med lokket eller huset rundt kulelageret og avkjenningsområdet er dannet på kulen. I alternative utførelsesformer kan dette selvsagt også være motsatt.

Avkjenningsområdet som leses av sensoren er i en utførelsesform dannet med informasjon for registrering av forskjellige posisjoner i to retninger og sensoren registrerer posisjonen av avkjenningsområdet i de to retningene. Sensoren kan være av flere ulike typer som detekterer avkjenningsområdet på et av følgende vis : mekanisk avkjenning, avstandsavkjenning med lys, avstandsavkjenning basert på overflatebeskaffenhet som lysrefleksjon, magnetisk avkjenning eller ultralyd.

Avkjenningsområdet er tilpasset sensoren og er dannet med informasjon bestående av et antall individuelle, ulike avsnitt med forskjellig karakteristikk som refleksjonsevne, materialtykkelse. overflatebeskaffenhet eller mekanisk profil. For eksempel kan ulik overflateruhet benyttes. Magnetisk avlesning av et avkjenningsområde med variabel tykkelse kan eksempelvis også benyttes. Dette er løsninger som for en stor del er tilgjengelige for en fagmann.

I en ytterligere utførelsesform er avkjenningsområdet som leses av sensoren dannet med informasjon for registrering av posisjonen i to retninger hvor informasjonen i én av retningene gir gradvis posisjonsavlesning, mens informasjonen i den andre retning gir avlesning av ytterpunktene, og at sensoren registrerer gradvis posisjonen til avkjenningsområdet i en av de to retningene samt at sensoren registrerer ytterpunkter i den andre av de to retningene. Således kan gradvis deteksjon av posisjon i en retning kombineres med deteksjon av ytterpunkter i en annen retning ved deteksjon av høy eller lav verdi.

Alternativt er avkjenningsområdet som leses av sensoren dannet med informasjon for registrering av posisjon i to retninger, hvor informasjonen i begge retningene gir gradvis-avlesning slik at sensoren registrerer gradvis de ulike posisjonene til avkjenningsområdet i en av eller begge de to retningene.

Dersom det detekteres ytterpunkter på avkjenningsområdet i en retning så kan det medføre at sensoren ikke "ser" avkjenningsområdet i den andre retning, med mindre ytterkantavlesningen også muliggjør gradvis avlesning i den andre retningen. I slik tilfelle må avkjenningsområdet og sensoren bringes tilbake til en posisjon hvor sensoren igjen "ser" avkjenningsområdet. Dette skjer fortrinnsvis ved en korrigerende bevegelse som følge av ytterkantsignalet. Denne korreksjonen kan bringe sensoren til et forhold ved midten av avkjenningsområdet.

I ulike utførelsesformer er informasjonen i avkjenningsområdet dannet med et flertall individuelle avsnitt for gradvis deteksjon av posisjonen og et fåtall individuelle avsnitt for registrering av ytterpunktene.

Sensoren kan være i forbindelse med avkjenningsområdet via en mekanisk forbindelse. I slikt tilfelle er oftest sensoren et vripotensiometer. 1 en ytterligere utførelsesform oversendes signalet som representerer den detekterte posisjonen i en eller to retninger fra sensoren til en prosesseringsenhet. Dersom tidsintervallet mellom posisjonsendringer er kort (dvs raske endringer) så utløses et alarmsignal for slark i kulelageret.

I enda en ytterligere utførelsesform oversendes signalet som representerer den detekterte posisjonen i retningen som representerer krengning fra sensoren til en prosesseringsenhet hvor akkumulert krengning i forhold til et nøytralt utgangspunkt registreres, og hvilken prosesseringsenhet utløser et alarmsignal for farlig krengning når den akkumulerte avstanden som representerer krengning overskrider en på forhånd fastsatt verdi.

Ulike aspekter ved oppfinnelsen er videre illustrert i de vedlagte figurer hvor: Figur 1 viser posisjonen til et V-stag i et kjøretøy; Figur 2 viser et sensorelement i opplagringen av V-staget; Figur 3 viser skjematisk et eksempel på utførelses av avkjenningsområde og sensorelementer;

Figur 4 illustrerer en utførelsesform av et avkjenningsområde.

Det er i figur 1 vist en kuleleddsforbindelse 2 mellom V-stag og ramme med sensor 6 i lokket over kulen 8. Det delvis kuleformede legemet 8 er omgitt av kraven 9 som igjen er forbundet med huset (og lokket) slik at kraven 9 beveger seg i forhold til kulelegemet 8. Videre er det på kuleleddet 2, på kulen 8 anbrakt et avkjenningsområde 7.

Videre er det i figur 2 vist i generelt perspektivriss et eksempel på et V-stag 1 med stagdeler la, lb som er forbundet med respektive deler av rammen 5a, 5b. Akselen 3 med hjul 4 er videre forbundet med V-staget 1 via kuleleddet 2.

Videre er det i figur 3 vist et eksempel på mekanisk forbindelse i en utførelsesform av oppfinnelsen sett ovenfra ned i kuleleddet. Avkjenningsflaten 7 er dannet med kammer eller forhøyninger 10 som ved bevegelse flyter hjul 11 forbundet med vripotensiometre 12 som er sensorene i systemet.

En ytterligere utførelsesform er illustrert i figur 4 hvor et avkjenningsområde er sett ovenfra (fra sensoren). Området 7c gir gradvis avlesning av posisjonsendring med flere felter med ulik karakteristikk mens feltene 7a og 7b gir kun avlesning av hvorvidt bevegelsen har nådd et ytterpunkt.

Claims (11)

1. System for avlesning av relativ posisjon mellom ramme (5a, 5b) og aksel (3) på kjøretøy, hvilket kjøretøy er forsynt med et såkalt V-stag (1) anbrakt mellom rammen (5a, 5b) og akselen (3) hvor den spisse enden av V-en er forbundet med et kuleledd (2) til akselen (3) på kjøretøyet og de motsatte ender (la, lb) av V-staget (1) er forbundet med rammen (5a, 5b) på kjøretøyet, hvilket kuleledd (2) innbefatter et delvis kuleformet legeme (8) fast anbrakt på akselen eller V-staget, omgitt av en komplementært utformet krage (9) anbrakt rundt hele eller deler av det kuleformede legemet (8), hvilket kuleledd (2) er tildekket av et lokk eller hus, karakterisert ved at det på kulen (8) eller i forbindelse med huset i kuleleddet er anbrakt henholdsvis en sensor (6) og et avkjenningsområde (7) hvilket leses av sensoren (6), hvilket avkjenningsområde (7) er dannet med informasjon for registrering av posisjon i minst én retning og at sensoren (6) registrerer posisjonen til avkjenningsområdet (7) i minst én retning.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at avkjenningsområdet (7) som leses av sensoren (6) er dannet med informasjon for registrering av posisjon i to retninger og at sensoren (6) registrerer posisjonen til avkjenningsområdet (7) i de to retningene.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at sensoren (6) er av en type som detekterer avkjenningsområdet (7) på et av følgende vis : mekanisk avkjenning, avstandsavkjenning med lys, avstandsavkjenning basert på overflatebeskaffenhet som lysrefleksjon, magnetisk avkjenning eller ultralyd.

4. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at avkjenningsområdet (7) er dannet med informasjon bestående av et antall individuelle, ulike avsnitt med forskjellig karakteristikk som : refleksjonsevne, materialtykkelse, overflatebeskaffenhet eller mekanisk profil.

5. System ifølge krav 1-4, karakterisert ved at avkjenningsområdet (7) som leses av sensoren er dannet med informasjon for registrering av posisjon i to retninger hvor informasjonen i én av retningene (7c) gir gradvis avlesning mens informasjonen i den andre retning gir avlesning av ytterpunktene (7a, 7b) og at sensoren (6) registrerer gradvis posisjonen til avkjenningsområdet i en av de to retningene samt at sensoren (6) registrerer ytterpunkter (7a, 7b) i den andre av de to retningene.

6. System ifølge krav 1-4, karakterisert ved at avkjenningsområdet (7) som leses av en sensor (6) er dannet med informasjon for registrering av posisjonen i to retninger hvor informasjonen i begge retningene gir gradvis avlesning slik at sensoren(e) (6) registrerer gradvis posisjonen til avkjenningsområdet (7) i en av eller begge de to retningene.

7. System ifølge krav 1-6, karakterisert ved at informasjonen i avkjenningsområdet (7) er dannet med et flertall individuelle avsnitt for gradvis deteksjon av posisjonen og et fåtall individuelle avsnitt for registrering av posisjon ved ytterpunktene (7a, 7b).

8. System ifølge krav 3-4, karakterisert ved at sensoren er i forbindelse med avkjenningsområdet via en mekanisk forbindelse.

9. System ifølge krav 8, karakterisert ved at sensoren er et vripotensiometer (12).

10. System ifølge et eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at signalet som representerer den detekterte posisjonen i en eller to retninger oversendes fra sensoren (6) til en prosesseringsenhet og hvilken prosesseringsenhet ved raske endringer av posisjon utløser et alarmsignal for slark i kulelageret (2).

11. System ifølge et eller flere av de ovenstående krav, karakterisert ved at signalet som representerer den detekterte avstanden i retningen som representerer krengning oversendes fra sensoren til en prosesseringsenhet hvor akkumulert krengning i forhold til et nøytralt utgangspunkt registreres, og hvilken prosesseringsenhet utløser et alarmsignal for farlig krengning når den akkumulerte avstanden som representerer krengning overskrider en på forhånd fastsatt verdi.