DE102009032897B4

DE102009032897B4 - Kolben-Zylinderaggregat

Info

Publication number: DE102009032897B4
Application number: DE102009032897A
Authority: DE
Inventors: Thomas Ehre; Michael Hewel; Nadja Kaiser; Axel Knopp; Ralf Rissel; Arnold Schilz; Jörg Wolf
Original assignee: Stabilus GmbH
Current assignee: Stabilus GmbH
Priority date: 2009-07-10
Filing date: 2009-07-10
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2029-07-11
Also published as: US9303713B2; DE102009032897A1; US20110005387A1; FR2947903B1; JP2013242043A; JP5672566B2; FR2947903A1; JP2011017704A; JP5672570B2; JP2013101158A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einer Mittellängsachse (A) einem ersten Ende (3), einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder (2), einem in dem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (13), der den Zylinder (2) in einen dem ersten Ende (3) fernen ersten Arbeitsraum (11) und einen dem ersten Ende (3) nahen zweiten Arbeitsraum (12) unterteilt, einer an dem Kolben (13) angeordneten Kolbenstange (8), die den ersten Arbeitsraum (11) durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse (A) an einem dem ersten Ende (3) gegenüberliegenden zweiten Ende (6) durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung (7) abgedichtet aus dem Zylinder (2) herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung (14) zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kolben-Zylinderaggregat mit einer Mittellängsachse, einem ersten Ende, einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder, einem in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben, der den Zylinder in einen dem ersten Ende fernen ersten Arbeitsraum und einen dem ersten Ende nahen zweiten Arbeitsraum unterteilt, einer an dem Kolben angeordneten Kolbenstange, die den ersten Arbeitsraum durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse an einem dem ersten Ende gegenüberliegenden zweiten Ende durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung abgedichtet aus dem Zylinder herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats, wobei die Sensoreinrichtung in dem Kolben-Zylinderaggregat oder außerhalb angeordnet ist.
Aus der Druckschrift WO 2007/042499 ist ein derartiges Kolben-Zylinderaggregat mit einem in dem Zylinder verschiebbar angeordneten Kolben und einer im Inneren des Zylinders angeordneten Sensoreinrichtung bekannt. Die Sensoreinrichtung dient der Bestimmung von Betriebszeit und/oder der Betriebszyklen des Kolben-Zylinderaggregats. Der, in dem Druckraum des Zylinders geführte Kolben unterteilt den Zylinder in zwei Druckräume. Ein jeweils für beide Druckräume oder für den gesamten Druckraum vorhandene Druckaufnehmer weist einen Piezo-Kristall auf, der eine Uhr zum Messen der Betriebzeit und/oder einen Zähler zum Zählen der Arbeitszyklen betätigt und einen Signal an die Auswerteinheit sendet. Bei Überscheiten eines vorbestimmten Schwelldrucks im Druckraum wird die Uhr für die Betriebszeit in Gang gesetzt und bei Unterschreiten dieses Schwelldrucks wieder gestoppt und/oder jedes Mal bei Überschreiten des Schwelldrucks der Zähler um „1” weitergeschaltet. Somit kann, ausgehend von dem im Druckraum ermittelten Druck, die Betriebszeit und/oder die Betriebszyklen ermittelt werden.
Aus der DE 37 08 989 C2 ist eine Sensoreinrichtung für einen in einem doppelt wirkenden Zylinder verschiebbaren Kolben bekannt, bei dem die Kolbenposition innerhalb des Zylinders durch außerhalb des Zylinders angeordnete Positionssensoren bestimmbar ist. Mittels einer derartigen Sensoreinrichtung soll insbesondere ein gedämpftes Erreichen der Endpositionen durch den Kolben überwacht werden. Zur Aktivierung der Positionssensoren sind auf der Kolbenumfangsfläche Magnete angeordnet, die bei Erreichen des Kolbens der Sensorposition ein Signal auslösen. Mit den bekannten Sensoreinrichtungen kann zwar der Zeitpunkt erkannt und angezeigt werden, zu dem der Kolben gerade die Sensoreinrichtung passiert, darüber hinaus verhält sie sich jedoch passiv und kann keinerlei Informationen über den Aufenthaltsort des Sensors geben.
In der Druckschrift DE 101 22 297 C1 wird eine Vorrichtung zur gedämpften Positionierung eines in einem Zylinder verschiebbaren Kolbens in eine Anschlagposition beschrieben. Hierbei es Ziel dieser Vorrichtung, ein sicheres und rückfederungsfreies Anfahren zu einer Anschlagposition mit einer einfachen Steuern und einfachen und kostengünstigen Positionssensoren zu ermöglichen. Bei der Vorwärtsbewegung des Kolbens zu der Zielposition wird der Ventilöffnungsgrad der stangen- und kopfseitigen Servoventile in drei Schritten jeweils konstant gehalten bzw. abhängig vom Differenzdruck zwischen stangen- und kopfseitiger Druckkammer so gesteuert, dass eine langsame Kriechbewegung des Kolben erreicht wird.
Des Weiteren ist aus der DE 199 33 134 A1 eine Sensoreinrichtung zum Messen von Drücken in einer Kolben-Zylindereinheit bekannt. In diesem Dokument ist eine Messvorrichtung offenbart, die durch einen einseitig verschlossenen Hohlzylinder und einen Kolben gebildet ist. Der Hohlzylinder und der Kolben der Vorrichtung sind linear zueinander verschiebbar, wobei der Kolben über ein Federelement, welches durch eine Spiralfeder gebildet ist, an der Scheibe des Zylinders abgestützt ist. Die Sensoreinrichtung ist so ausgebildet, dass der Sensor ortsfest und unbeweglich an der Scheibe des Zylinders angeordnet ist, während der Magnet beweglich am Kolben angebracht ist und druckabhängig gegenüber dem Sensor seine räumliche Lage ändern kann. Bewegt sich der Kolben bei einer Druckerhöhung aus seiner Ruhelage in Richtung des Sensors, so erhöht sich auch der Druck im Raum zwischen dem Kolben und dem Sensor. Durch die Druckveränderung ändert sich das durch den Sensor dringende Magnetfeld, wobei die räumliche Lage zwischen dem Sensor und dem Magneten ein Maß für den zu messenden Druck ist Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Innendruck des Kolben-Zylinderaggregats direkt oder indirekt zu ermitteln und einen zu starken Druckverlust anzuzeigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß wird dadurch gelöst, dass die Sensoreinrichtung ein RFID-Element umfasst, wobei ein kappenartiges externes Lesemodul auf das erste Ende des Kolben-Zylinderaggregats aufgesteckt ist, das wiederum mittels der wenigstens einen Leitung mit der Steuereinrichtung verbunden ist.
Eine sichere und genaue Sensierung ist dadurch möglich, dass das Kolben-Zylinderaggregat einen Trennkolben aufweist, der mittels einem Dichtungsring den zweiten Arbeitsraum in einen dem Kolben nahen ersten Teilraum und einen dem Kolben fernen zweiten Teilraum teilt und ein in dem zweiten Teilraum untergebrachtes Federelement zwischen dem Trennkolben und dem geschlossen ersten Ende angeordnet ist, wobei mittels einer oder mehreren Vertiefungen im Zylinder der Hub des Trennkolbens in Richtung Kolben begrenzt wird und die Sensoreinrichtung nahe der Vertiefung angeordnet ist.
Vorteilhafterweise umfasst die Sensoreinrichtung einen Hallsensor oder Reedsensor.
In weiterer Ausgestaltung ist der Hallsensor mit Hilfe eines Magneten vorgespannt, und der Trennkolben aus ferromagnetischem Material hergestellt.
Alternativ umfasst die Sensoreinrichtung eine Spule und die Spule ist Teil eines Schwingkreises, deren anderen Bauteile in der Steuereinrichtung untergebracht sind.
Stattdessen kann die Sensoreinrichtung eine Kapazität umfassen und die Kapazität ist Teil eines Schwingkreises, deren anderen Bauteile in der Steuereinrichtung untergebracht sind.
Bei einer alternativen erfinderischen Ausgestaltung umfasst die Sensoreinrichtung einen Wegsensor in Form eines magnetischen Foliensensors und der Trennkolben ist als Magnet ausgeführt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich daraus, dass die Sensoreinrichtung eine Primärspule und wenigstens eine Sekundärspule umfasst, wobei Primär- und Sekundärspulen als Transformator betrieben werden.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung an der Kolbenstange oder am Kolben angebracht und umfasst einen Ultraschallsensor, einen Mikroschalter oder einen Lasersensor.
Alternativ ist die Sensoreinrichtung am Trennkolben angeordnet, wobei die wenigstens eine Leitung durch den Trennkolben und den dahinter liegenden Teilraum und den Zylinder aus dem Kolben-Zylinderaggregat zur Steuereinrichtung geführt wird.
Bei einer weiteren alternativen erfinderischen Ausgestaltung umfasst die Sensoreinrichtung elektrisch leitende Kontaktelemente und an der Kolbenstange ist ein elektrischer Anschluss und am Zylinder ein elektrischer Anschluss angeordnet, wobei die Kolbenstange und der Zylinder über den elektrisch isolierten Kolben und die Dichtungs- und Führungseinrichtung nicht leitend miteinander verbunden sind und am Trennkolben ein Schleifkontakt angebracht ist, der den Trennkolben elektrisch leitend mit dem Zylinder verbindet.
Bei einer weiteren erfinderischen Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung in dem immer außerhalb des Zylinders verbleibenden Bereich der Kolbenstange untergebracht.
Bei einer weiteren erfinderischen Ausführungsform ist das Kolben-Zylinderaggregat axial verschiebbar in einem Überrohr angeordnet, wobei sich das erste Anschlusselement in dem Überrohr befindet und mit einem quer zur Mittellängslinie angeordneten Bolzen verbunden ist und sich der Bolzen durch zwei Langlöcher im Überrohr erstreckt.
In weiterer Ausgestaltung ist an der dem Kolben-Zylinderaggregat gegenüberliegenden Seite des Bolzens ein Federelement angeordnet, das sich am Boden des Überrohrs abstüzt und gegen den Bolzen eine Kraft ausübt, die im Normalbetrieb geringer als die Ausschubkraft des Kolben-Zylinderaggregats ist.
In besonderer Ausgestaltung ist die Sensoreinrichtung nahe dem vom Boden entfernten Ende eines der Langlöcher angeordnet und über die wenigstens eine Leitung mit der Steuereinrichtung verbunden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung
4 ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung
5 elf fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
6 ein sechstes Ausführungsbeispiel der Erfindung
7 ein siebtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
8 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
9 ein neuntes Ausführungsbeispiel der Erfindung
10 ein zehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung
11 ein elftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
12 ein zwölftes Ausführungsbeispiel der Erfindung
13 ein dreizehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung
14 ein vierzehntes Ausführungsbeispiel der Erfindung
Die 1 zeigt den Längsschnitt durch ein, hier beispielhaft als Gasfeder dargestelltes, Kolben-Zylinderaggregat 1 mit einem Zylinder 2, der ein erstes Ende 3 aufweist, das durch ein Verschlusselement 4 gasdicht verschlossen ist. An der außerhalb des Verschlusselements 4 liegenden Stirnseite ist konzentrisch zu einer Mittellängsachse A eine erste Anschlussvorrichtung 5 in Form eines Gewindezapfens angeordnet. An dem der ersten Anschlussvorrichtung 5 gegenüberliegenden zweiten Ende 6 des Zylinders 2 ist eine Dichtungs- und Führungseinrichtung 7 angeordnet, durch das konzentrisch zur Mittellängsachse A eine Kolbenstange 8 abgedichtet und axial bewegbar nach außen geführt wird, wobei sich an dem nach außen ragenden Ende der Kolbenstange 8 eine zweite Anschlussvorrichtung 9 befindet. An die Anschlussvorrichtungen 5 und 9 werden nicht dargestellte Gelenkaugen oder Kugelpfannen angebracht, mittels denen das Kolben-Zylinderaggregat 1 einerseits an ein ebenfalls nicht gezeigtes feststehendes Bauteil, beispielsweise an eine Fahrzeugkarosserie, und andererseits an ein relativ zum feststehenden Bauteil schwenkbares Schwenkteil, z. B. eine Kofferraumklappe oder eine Motorhaube, angeschlagen werden kann.
An dem der zweiten Anschlussvorrichtung 9 gegenüberliegenden Ende der Kolbenstange 8 ist ein mit einem Dichtungsring 10 versehener, den Zylinder 2 in einen kolbenstangenseitigen ersten Arbeitsraum 11 und einen kolbenstangenfernen zweiten Arbeitsraum 12 teilender Kolben 13 angeordnet. Der Kolben 10 ist hier nur schematisch dargestellt und kann Strömungsverbindungen aufweisen, durch die ein Fluid, vorzugsweise ein unter Druck stehendes Gas in Form von Stickstoff, vom ersten Arbeitsraum 8 zum zweiten Arbeitsraum 9 oder umgekehrt strömen kann. Wenigstens eine weitere, in der Zeichnung jedoch nicht gezeigte Strömungsverbindung kann durch eine axial im Zylinder 2 verlaufende Nut bereitgestellt werden.
An der dem Kolben 13 zugewandten Seite des Verschlusselements 4 ist eine Sensoreinrichtung 14 angeordnet, die beispielsweise einen Drucksensor, einen Dehnungsmessstreifen oder einen Kraftsensor umfasst. Das Verschlusselement 4 kann dabei so ausgebildet sein, dass es das Sensorgehäuse bildet bzw. dass alle Bauteile in das Verschlusselement eingebettet sind, damit in Axialrichtung keine Hublänge verloren geht. Wenigstens eine Leitung 15 wird von der Sensoreinrichtung 14 gasdicht durch das Verschlusselement 4 zu einer Steuereinrichtung 16, z. B. das Steuermodul eines Kraftfahrzeugs, geführt.
Das Verschlusselement 4 weist ein hier nicht dargestelltes Außengewinde auf, das in ein am ersten Ende 3 des Zylinders 2 ausgebildetes, ebenfalls nicht dargestelltes Innengewinde geschraubt ist. Mittels einer Dichtungseinrichtung 17 wird das erste Ende 3 gasdicht verschlossen.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Verschlusselement 4 an das erste Ende 3 mittels anderen geeigneten Mitteln befestigt wird, beispielsweise durch schweißen oder mittels einer umlaufenden Nut oder mehrerer in Umfangsrichtung angeordneter Vertiefungen im Zylinder 2 oder durch einbördeln.
Wird das Kolben-Zylinderaggregat mit einem Fluid gefüllt, misst der Sensor 14 den Befülldruck innerhalb des Zylinders 2. Einerseits erfolgt die Energieversorgung der Sensoreinrichtung 14 über die Leitung 15, andererseits hat diese die Aufgabe, die Messwerte des Befülldrucks an die Steuereinrichtung 16 des Fahrzeuges weiterzuleiten. Der Befülldruck kann an eine Visualisierung über die Steuereinrichtung jederzeit ausgegeben werden. Fällt der Druck unter einem vorgegebenen Sollwert ab, so kann eine Warnanzeige eine Fehlermeldung signalisieren. Die Fehlermeldung kann z. B. optisch oder akustisch erfolgen.
Wie aus 2 ersichtlich, kann die Sensoreinrichtung 14 auch seitlich am Zylinder 2 des Kolben-Zylinderaggregats 1 angeordnet sein. Durch Umbördeln des ersten Endes und durch aufschweißen des Anschlusselements 5 wird der Zylinder 2 gasdicht verschlossen.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zur Messung des Befülldrucks des Kolben-Zylinderaggregats wird in der 3 gezeigt. Im Zylinder 2 wird eine Sensoreinrichtung 14 zur Messung des Befülldrucks eingebracht. Die Energieversorgung und die Messwerte werden mit einem so genannten RFID-Element 18 übertragen. Dies hat den Vorteil, dass keine Leitung durch den Zylinder 2 geführt und abgedichtet werden muss. Das Material des Zylinders 2 ist vorzugsweise aus einem paramagnetischen Material z. B. Aluminium gefertigt. Ein kappenartiges externes Lesemodul 19 kann auf das erste Ende 3 des Kolben-Zylinderaggregats 1 aufgesteckt sein, das wiederum mittels der wenigstens einen Leitung 15 mit der Steuereinrichtung 16 verbunden ist.
Bei der in der 4 dargestellten Ausführungsform des Kolben-Zylinderaggregats 1 wird die Sensoreinrichtung 14 auf dem Kolben 13 befestigt und misst den Befülldruck im Zylinder 2. Die wenigstens eine Leitung 15 wird über Bohrung 20 in der Kolbenstange 8 nach außen geführt. Die Leitung 15 muss gasdicht abgedichtet werden, um einen Gasverlust der Arbeitsräume 11 und 12 zu vermeiden.
Bei der Ausführungsform aus 5 erfolgt eine indirekte Sensierung des Befülldrucks des Kolben-Zylinderaggregats 1 mit Hilfe eines Trennkolbens 21. Als Sensoreinrichtung 14 kann z. B. ein Positionssensor verwendet werden. Das kann z. B. ein Hall- oder Reedsensor bzw. ein Magnetschalter sein. Der Trennkolben 21 teilt mittels eines Dichtungsrings 22 den zweiten Arbeitsraum 12 in einen dem Kolben 13 nahen ersten Teilraum 12a und einen dem Kolben 13 fernen zweiten Teilraum 12b.
Ein in dem zweiten Teilraum 12b untergebrachtes Federelement 23 wird mit dem Trennkolben 21 in das Druckrohr eingesetzt, wobei sich das Federelement an dem geschlossenen ersten Ende 3 abstützt. Mittels einer oder mehreren Vertiefungen 24 im Zylinder 2, die der Fachmann als Sicke oder Knaggen bezeichnet, wird der Hub des Trennkolbens 21 bei mangelndem Befülldruck auf diese Position zu begrenzt. Der Hubbereich des Kolbens 13 bzw. der Kolbenstange 8 endet vor dieser Position.
Herrscht im zweiten Teilraum 12b z. B. Atmosphärendruck, wird bei Befüllung des Kolben-Zylinderaggregats auf dessen Nominalwert der Trennkolben 21 gegenüber dem Federelement 23 aufgrund des Befülldrucks zusammen geschoben. An der Vertiefung 24 ist die Sensoreinrichtung 14 angebracht, die eine Detektion der Position des Trennkolbens 21 ermöglicht. Die Sensoreinrichtung 14 kann z. B. als Hallsensor oder Reedsensor ausgeführt werden. Wird der Hallsensor mit Hilfe eines Magneten vorgespannt, so kann der Trennkolben 21 aus ferromagnetischem Material gefertigt werden.
Fällt der Befülldruck unter einen vorgegebenen Schwellwert, schiebt die Federkraft des Federelements 23 den Trennkolben 21 in Richtung Kolben 13 bis zur Vertiefung 24. Dadurch wird über das ferromagnetische Material des Trennkolbens 21 das Magnetfeld des vorgespannten Hallsensors über den Trennkolben 21 umgeleitet und die Sensoreinrichtung 14 löst den Alarm für mangelnden Befülldruck aus. Falls der Hallsensor nicht mit einem Magneten vorgespannt wird, muss der Trennkolben 21 als Magnet ausgeführt werden. Der Sensoreinrichtung 14 kann auch andere Magnetsensoren umfassen, z. B. ein Reedschalter. Um eine Funktion der Sensoreinrichtung 14 zu gewährleisten, muss der Zylinder 2 aus paramagnetischem Material gefertigt werden.
Es sei erwähnt, dass das Federelement beispielsweise eine Schraubendruckfeder, eine oder mehrere Tellerfedern oder ein mit Gas gefülltes Säckchen sein kann oder der Raum 12b mit einem unter Druck stehendem Gas gefüllt ist.
Der Aufbau und die Funktion der in der 6 gezeigten Ausführungsform des Kolben-Zylinderaggregats 1 entspricht im Wesentlichen der in der 5 gezeigten Ausführungsform, wobei die Sensoreinrichtung 14 jedoch eine Spule umfasst. Die Spule ist Teil eines Schwingkreises, deren anderen Bauteile in der Steuereinrichtung 16 untergebracht sind. Schiebt sich der Trennkolben 21 aufgrund eines sich vermindernden Drucks in den Arbeitsräumen 11 und 12 in die Spule hinein, ändert sich die Induktivität der Spule aufgrund des ferromagnetischen Kerns. Über den Schwingkreis kann diese Änderung z. B. über die Frequenz detektiert werden. Darüber ist eine Aussage über den Befülldruck des Kolben-Zylinderaggregats möglich.
Auch der Aufbau und die Funktion der in der 7 gezeigten Ausführungsform des Kolben-Zylinderaggregats 1 entspricht im Wesentlichen der in der 5 gezeigten Ausführungsform, wobei die Sensoreinrichtung 14 jedoch eine Kapazität umfasst. Aufgrund der Position des Trennkolbens 21 innerhalb des Kondensators ändert sich die Kapazität des Kondensators. Über einen Schwingkreis kann analog der Ausführungsform in 6 über die Frequenzänderung eine Auswertung zum Befülldruck erfolgen.
Die in der 8 dargestellte Ausführungsform entspricht im Wesentlichen der in der 5 gezeigten Ausführungsform. Jedoch umfasst die Sensoreinrichtung 14 einen Wegsensor in Form eines magnetischen Foliensensors und der Trennkolben 21 ist als Magnet ausgeführt. Der Wegsensor ermöglicht die Detektion der Position des Trennkolbens 21. Dadurch ist eine indirekte Bestimmung des Befülldrucks des Kolben-Zylinderaggregats möglich. Je weiter sich der Trennkolben 21 der Vertiefung 24 nähert, desto geringer ist der Befülldruck des Kolben-Zylinderaggregats 1. Für die sichere Funktion der Wegerkennung ist der Zylinder 2 aus paramegnetischem Material hergestellt.
Als Alternative bietet sich die in der 9 dargestellte Ausführungsform der Erfindung an. Die Sensoreinrichtung 14 umfasst dabei eine Primärspule 14a und wenigstens eine Sekundärspule 14b. Vorzugsweise werden jedoch mehrere Sekundärspulen 14b eingesetzt und in Reihe geschaltet, um ein genaueres Messergebnis zu erhalten. Primär- und Sekundärspulen werden mit einer Wechselspannung oder Spannungsimpulsen oder dergleichen betrieben. Verschiebt sich der Trennkolben 21 aus ferromagnetischem Material innerhalb des Magnetfeldes ändert sich das Übertragungsverhältnis des Transformators von der Primärspule 14a in die Sekundärspulen 14b. Dadurch ändert sich in den Sekundärspulen 14b die induzierte Spannung. Wird nun noch die Differenzspannung zwischen den Sekundärspulen 14b gebildet, ist eine sehr exakte Messung der Position des Trennkolbens möglich. Damit kann eine gute Aussage über den Befülldruck des Kolben-Zylinderaggregats 1 getroffen werden. Die 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem an der Kolbenstange 8 ein elektrischer Anschluss 25 und am Zylinder 2 ein elektrischer Anschluss 26 angeordnet ist. Die Kolbenstange 8 und der Zylinder 2 sind über den elektrisch isolierten Kolben 13 und die Dichtungs- und Führungseinrichtung 7 nicht leitend miteinander verbunden. Der Dichtungsring 22 am Trennkolben 21 hat die Aufgabe, den zweiten Teilraum 12b, in dem sich das Federelement 23 befindet, gasdicht gegenüber dem ersten Teilraum 12a abzudichten. Am Trennkolben 21 ist ein Schleifkontakt 27 angebracht, der den Trennkolben 21 elektrisch leitend mit dem Zylinder 2 verbindet.
Durch den Befülldruck des Kolben-Zylinderaggregats 1 wird der Trennkolben 21 aus dem Hubbereich des Kolbens 13 bewegt. Verkleinert sich der Befülldruck des Kolben-Zylinderaggregats unter den vorgegebenen Nominalwert, wird der Trennkolben 21 in Richtung Kolbenstange 8 verschoben. Befindet sich dann der Trennkolben 21 in dem Hubbereich des Kolbens 13, wird die Kolbenstange 8 über den Trennkolben 21 mit dem Schleifkontakt 27 elektrisch leitend mit dem Zylinder 2 verbunden. Dies kann über ein mit der Kolbenstange verbundenen separaten Kontakt 28 erfolgen. Die Detektion erfolgt dadurch, dass der Trennkolben 21 den Kontakt 28 berührt. Dabei wird die Schaltfunktion durch elektrische Berührung durch die elektrisch leitende Verbindung Kolbenstange 8, Trennkolben 21, Schleifkontakt 27 und Zylinder 2 ausgeführt.
Die Detektion kann jedoch auch mittels der sich über den Kolben 13 hinaus erstreckenden Kolbenstange 8 erfolgen, wenn beispielsweise der Kolben 13 mittels eines Nietkopfes oder einer Schraubenmutter an der Kolbenstange 8 befestigt wird.
Bei der in der 11 dargestellten erfinderischen Ausführungsform ist die Sensoreinrichtung 14 an der Kolbenstange 8 oder am Kolben 13 angebracht. Die Sensoreinrichtung 14 kann z. B. einen Ultraschallsensor, einen Mikroschalter oder einen Lasersensor umfassen. Die Messung soll so erfolgen das ein Mindestabstand zwischen dem Kolben 13 und dem Trennkolben 21 erhalten bleibt, d. h. verliert das Kolben-Zylinderaggregat 1 seinen Druck, schiebt sich der Trennkolben 21 bis zur Vertiefung 24 aus. Die Auslösung der Fehlermeldung erfolgt nur, wenn das Kolben-Zylinderaggregat 1 vollständig eingefahren wird. Der Mikroschalter wird dann vom Trennkolben 21 betätigt. Die elektrischen Signale der Sensoreinrichtung 14 werden über die Leitung 15 nach außen und zur Steuereinrichtung 16 geführt.
Auf die gleiche Weise funktioniert die in der 12 abgebildete Ausführungsform. Jedoch ist die Sensoreinrichtung 14 am Trennkolben 21 angeordnet, wobei die wenigstens eine Leitung 15 durch den Trennkolben 21 und den dahinter liegenden Teilraum 12b und den Zylinder 2 aus dem Kolben-Zylinderaggregat 1 zur Steuereinrichtung 16 geführt wird.
In der Ausführungsform der 13 ist die Sensoreinrichtung 14 in dem immer außerhalb des Zylinders verbleibenden Bereich der Kolbenstange 8 untergebracht. Sie hat die Aufgabe die Ausschubkraft des Kolben-Zylinderaggregats 1 zu ermitteln. Über die Geometrie der Kolbenstange 8 und der gemessenen Ausschubskraft lässt sich der Befülldruck des Kolben-Zylinderaggregats 1 ermitteln. Die Daten zur Steuerung und die Energieversorgung der Sensoreinrichtung 14 erfolgt über die Leitung 15. Die Sensoreinrichtung 14 kann z. B. einen Kraftsensor oder DMS-Sensor umfassen.
In 14 ist das Kolben-Zylinderaggregat 1 axial verschiebbar in einem Überrohr 29 angeordnet, wobei sich das erste Anschlusselement 5 in dem Überrohr 29 befindet und mit einem quer zur Mittellängslinie A angeordneten Bolzen 30 verbunden ist. Der Bolzen 30 erstreckt sich wiederum durch zwei Langlöcher 31 im Überrohr 29, wodurch das Überrohr 29 drehfest mit dem Kolben-Zylinderaggregat 1 verbunden ist. Der axiale Bewegungsweg des Kolben-Zylinderaggregats 1 zum Überrohr 29 wird durch die Länge der Langlöcher 31 festgelegt. An der dem Kolben-Zylinderaggregat 1 gegenüberliegenden Seite des Bolzens 30 ist ein Federelement 32 angeordnet, das sich am Boden 33 des Überrohrs 29 abstützt und gegen den Bolzen 30 eine Kraft ausübt, die geringer als die Ausschubkraft des Kolben-Zylinderaggregats 1 ist Am Boden 33 ist ein drittes Anschlusselement 34 in Form eines Gelenkauges ausgebildet. Es ist jedoch ersichtlich, dass an dem Boden 33 ein Gewindezapfen ausgebildet sein kann, auf den eine Kugelpfanne, ein Gelenkauge oder ein anderes geeignetes Verbindungsbauteil angeordnet sein kann.
Fällt der Innendruck des Kolben-Zylinderaggregats 1 unter einen festgelegten Wert, kann das Federelement 32 den Bolzen an oder in die Nähe der Sensoreinrichtung 14 drängen, die nahe dem vom Boden 33 entfernten Ende eines der Langlöcher 31 angeordnet ist und über die wenigstens eine Leitung 15 mit der Steuereinrichtung 16 verbunden ist. Die Steuereinrichtung 16 kann dann eine Fehlermeldung generieren. Die Sensoreinrichtung 14 kann die zuvor beschriebenen Elemente, z. B. DMS-Sensor, Kraftsensor, Hallsensor, Mikroschalter usw. umfassen.
Bezugszeichenliste

1: Kolben-Zylinderaggregat
2: Zylinder
3: erstes Ende
4: Verschlusselement
5: erstes Anschlusselement
6: zweites Ende
7: Dichtungs- und Führungseinrichtung
8: Kolbenstange
9: zweites Anschlusselement
10: Dichtungsring
11: erster Arbeitsraum
12: zweiter Arbeitsraum
12a: erster Teilraum
12b: zweiter Teilraum
13: Kolben
14: Sensoreinrichtung
14a: Primärspule
14b: Sekundärspule
15: Leitung
16: Steuereinrichtung
17: Dichtungseinrichtung
18: RFID-Element
19: externes Lesemodul
20: Bohrung
21: Trennkolben
22: Dichtungsring
23: Federelement
24: Vertiefung
25: elektrischer Anschluss
26: elektrischer Anschluss
27: Schleifkontakt
28: Kontakt
29: Überrohr
30: Bolzen
31: Langloch
32: Federelement
33: Boden
A: Mittellängsachse

Claims

Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einer Mittellängsachse (A) einem ersten Ende (3), einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder (2), einem in dem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (13), der den Zylinder (2) in einen dem ersten Ende (3) fernen ersten Arbeitsraum (11) und einen dem ersten Ende (3) nahen zweiten Arbeitsraum (12) unterteilt, einer an dem Kolben (13) angeordneten Kolbenstange (8), die den ersten Arbeitsraum (11) durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse (A) an einem dem ersten Ende (3) gegenüberliegenden zweiten Ende (6) durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung (7) abgedichtet aus dem Zylinder (2) herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung (14) zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats (1), wobei die Sensoreinrichtung (14) in dem Kolben-Zylinderaggregat (1) oder außerhalb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) ein RFID-Element (18) umfasst, wobei ein kappenartiges externes Lesemodul (19) auf das erste Ende (3) des Kolben-Zylinderaggregats (1) aufgesteckt ist, das wiederum mittels der wenigstens einen Leitung (15) mit der Steuereinrichtung (16) verbunden ist.
Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einer Mittellängsachse (A) einem ersten Ende (3), einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder (2), einem in dem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (13), der den Zylinder (2) in einen dem ersten Ende (3) fernen ersten Arbeitsraum (11) und einen dem ersten Ende (3) nahen zweiten Arbeitsraum (12) unterteilt, einer an dem Kolben (13) angeordneten Kolbenstange (8), die den ersten Arbeitsraum (11) durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse (A) an einem dem ersten Ende (3) gegenüberliegenden zweiten Ende (6) durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung (7) abgedichtet aus dem Zylinder (2) herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung (14) zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats (1), wobei die Sensoreinrichtung (14) in dem Kolben-Zylinderaggregat (1) oder außerhalb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennkolben (21) mittels einem Dichtungsring (22) den zweiten Arbeitsraum (12) in einen dem Kolben (13) nahen ersten Teilraum (12a) und einen dem Kolben (13) fernen zweiten Teilraum (12b) teilt und ein in dem zweiten Teilraum (12b) untergebrachtes Federelement (23) zwischen dem Trennkolben (21) und dem geschlossen ersten Ende (3) angeordnet ist, wobei mittels einer oder mehreren Vertiefungen (24) im Zylinder (2) der Hub des Trennkolbens (21) in Richtung Kolben (13) begrenzt wird und die Sensoreinrichtung (14) nahe der Vertiefung (24) angeordnet ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) einen magnetischen Sensor, insbesondere einen Hallsensor oder Reedsensor, umfasst.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Hallsensor mit Hilfe eines Magneten vorgespannt ist, und der Trennkolben (21) aus ferromagnetischem Material hergestellt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) eine Spule umfasst und die Spule Teil eines Schwingkreises ist, deren anderen Bauteile in der Steuereinrichtung (16) untergebracht sind.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) eine Kapazität umfasst und die Kapazität Teil eines Schwingkreises ist, deren anderen Bauteile in der Steuereinrichtung (16) untergebracht sind.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) einen Wegsensor, insbesondere in Form eines magnetischen Foliensensors, umfasst und der Trennkolben (21) als Magnet ausgeführt ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) eine Primärspule (14a) und wenigstens eine Sekundärspule (14b) umfasst, wobei Primär- und Sekundärspulen (14a, 14b) als Transformator betrieben werden.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) an der Kolbenstange (8) oder am Kolben (13) angebracht ist und einen Ultraschallsensor, einen Mikroschalter oder einen Lasersensor umfasst.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) am Trennkolben (21) angeordnet ist, wobei die wenigstens eine Leitung (15) durch den Trennkolben (21) und den dahinter liegenden Teilraum (12b) und den Zylinder (2) aus dem Kolben-Zylinderaggregat (1) zur Steuereinrichtung (16) geführt wird.
Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einer Mittellängsachse (A) einem ersten Ende (3), einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder (2), einem in dem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (13), der den Zylinder (2) in einen dem ersten Ende (3) fernen ersten Arbeitsraum (11) und einen dem ersten Ende (3) nahen zweiten Arbeitsraum (12) unterteilt, einer an dem Kolben (13) angeordneten Kolbenstange (8), die den ersten Arbeitsraum (11) durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse (A) an einem dem ersten Ende (3) gegenüberliegenden zweiten Ende (6) durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung (7) abgedichtet aus dem Zylinder (2) herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung (14) zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats (1), wobei die Sensoreinrichtung (14) in dem Kolben-Zylinderaggregat (1) oder außerhalb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) elektrisch leitende Kontaktelemente umfasst und an der Kolbenstange (8) ein elektrischer Anschluss (25) und am Zylinder (2) ein elektrischer Anschluss (26) angeordnet ist, wobei die Kolbenstange (8) und der Zylinder (2) über den elektrisch isolierten Kolben (13) und die Dichtungs- und Führungseinrichtung (7) nicht leitend miteinander verbunden sind und am Trennkolben (21) ein Schleifkontakt (27) angebracht ist, der den Trennkolben (21) elektrisch leitend mit dem Zylinder (2) verbindet.
Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einer Mittellängsachse (A) einem ersten Ende (3), einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder (2), einem in dem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (13), der den Zylinder (2) in einen dem ersten Ende (3) fernen ersten Arbeitsraum (11) und einen dem ersten Ende (3) nahen zweiten Arbeitsraum (12) unterteilt, einer an dem Kolben (13) angeordneten Kolbenstange (8), die den ersten Arbeitsraum (11) durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse (A) an einem dem ersten Ende (3) gegenüberliegenden zweiten Ende (6) durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung (7) abgedichtet aus dem Zylinder (2) herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung (14) zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats (1), wobei die Sensoreinrichtung (14) in dem Kolben-Zylinderaggregat (1) oder außerhalb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) in dem immer außerhalb des Zylinders (2) verbleibenden Bereich der Kolbenstange (8) untergebracht ist.
Kolben-Zylinderaggregat (1) mit einer Mittellängsachse (A) einem ersten Ende (3), einem mit einem Fluid gefüllten Zylinder (2), einem in dem Zylinder (2) verschiebbar angeordneten Kolben (13), der den Zylinder (2) in einen dem ersten Ende (3) fernen ersten Arbeitsraum (11) und einen dem ersten Ende (3) nahen zweiten Arbeitsraum (12) unterteilt, einer an dem Kolben (13) angeordneten Kolbenstange (8), die den ersten Arbeitsraum (11) durchragt und konzentrisch zur Mittellängsachse (A) an einem dem ersten Ende (3) gegenüberliegenden zweiten Ende (6) durch eine Führungs- und Dichtungseinrichtung (7) abgedichtet aus dem Zylinder (2) herausgeführt ist, und einer Sensoreinrichtung (14) zum direkten oder indirekten detektieren des Innendrucks des Kolben-Zylinderaggregats (1), wobei die Sensoreinrichtung (14) in dem Kolben-Zylinderaggregat (1) oder außerhalb angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kolben-Zylinderaggregat (1) axial verschiebbar in einem Überrohr (29) angeordnet ist, wobei sich das erste Anschlusselement 5 in dem Überrohr (29) befindet und mit einem quer zur Mittellängslinie (A) angeordneten Bolzen (30) verbunden ist und sich der Bolzen 30 durch zwei Langlöcher (31) im Überrohr (29) erstreckt.
Kolben-Zylinderaggregat nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Kolben-Zylinderaggregat (1) gegenüberliegenden Seite des Bolzens (30) ein Federelement (32) angeordnet ist, das sich am Boden (33) des Überrohrs (29) abstützt und gegen den Bolzen (30) eine Kraft ausübt, die im Normalbetrieb geringer als die Ausschubkraft des Kolben-Zylinderaggregats (1) ist.
Kolben-Zylinderaggregat nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (14) nahe dem vom Boden (33) entfernten Ende eines der Langlöcher (31) angeordnet ist und über die wenigstens eine Leitung (15) mit der Steuereinrichtung (16) verbunden ist.