DE10307569A1

DE10307569A1 - Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder

Info

Publication number: DE10307569A1
Application number: DE10307569A
Authority: DE
Inventors: Hans-Jürgen Hoffmann; Lutz Rüggeberg; Alfred Dipl.-Ing. Preukschat; Stefan Buchmann; Markus Dr. Schneider
Original assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date: 2003-02-22
Filing date: 2003-02-22
Publication date: 2004-09-09
Anticipated expiration: 2023-02-23
Also published as: DE10307569B4

Abstract

Um eine einfache Ausbildung für eine Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder (1), insbesondere für hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Aggregate, wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatische Federungen, wobei der Kolben über eine Kolbenstange (2) in einem, mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder (1) axial verschiebbar und am Kolbenstangeneintrittsende des Zylinders (1) ein Sensor (10) angeordnet ist und wobei zumindest über eine Teillänge auf dem Mantel der Kolbenstange (2) ein mittels nichtmagnetischem, hochverschleißfestem Werkstoff abgedeckter Messgeber (9) angebracht ist, zu gestalten, ist der Messgeber (9) rohrförmig ausgebildet, über die Kolbenstange (2) geschoben, mit dieser verbunden und ihr gegenüber abgedichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder, wobei der Kolben über eine Kolbenstange axial verschiebbar ist, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen sind insbesondere zum Einsatz bei hydraulischen Schwingungsdämpfern in verschiedenster Art bekannt. Aus der DE 41 26 586 A1 ist es bekannt, für eine Vorrichtung zur Wegbestimmung Magnete einzusetzen, deren veränderliches Magnetfeld über Sensoren gemessen wird.

Des Weiteren ist es nach der DE 34 42 408 bekannt, mit einem Hallsensor zu arbeiten, der einen differierenden Abstand der Kolbenstangenoberfläche zum Sensor misst, um daraus die Wegbestimmung herzuleiten. Um die Abdichtung der Kolbenstangenoberfläche gegenüber der Kolbenstangeneintrittsöffnung zu gewährleisten, ist vorgesehen, auf die Kolbenstangenoberfläche eine Schicht mit nichtmagnetischem Werkstoff aufzubringen.

Sofern also bei den diversen Vorrichtungen zur Wegbestimmung magnetisierbare Werkstoffe oder Magnete direkt auf die Kolbenstange aufgebracht werden, ist es erforderlich, diese mit einer verschleißfesten Schicht aus nichtmagnetisierbarem Material zu überziehen. Daraus ergibt sich als Nachteil ein hoher Fertigungsaufwand, da die hochverschleißfeste Kolbenstangenoberfläche einer hochgenauen Bearbeitung unterzogen werden muss. Darüber hinaus nachteilig lassen sich Fertigungsfehler am magnetisierbaren Werkstoff erst nach der endgültigen Fertigstellung der gesamten Kolbenstange feststellen. Derartige Fehler können nur durch Aufarbeitung der Kolbenstange wieder beseitigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Ausbildung einer Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder zu finden, wobei die Kolbenstange mit einem Messgeber versehen ist, welcher wiederum hinsichtlich seines Verschleißes durch ein hochverschleißfestes nichtmagnetisierbares Material abgedeckt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Wegbestimmung weist den Vorteil auf, dass sie in einfacher Weise auf die Kolbenstange aufgebracht werden kann. Darüber hinaus vorteilhaft können standardmäßige hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Aggregate, die üblicherweise ohne Vorrichtung zur Wegbestimmung ausgerüstet sind, in einfacher Weise mit derartigen Vorrichtungen nachgerüstet werden. Dazu müssen die Hauptbauteile dieser Aggregate nicht geändert werden.

Für den Fachmann selbstverständlich, können in bekannter Weise die durch die Vorrichtung ermittelten Wegdaten, beispielsweise über elektronische Mittel, in Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsdaten umgerechnet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen

1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Stoßdämpfer,

2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A in 1,

3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit B in 1 und

4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit C in 1.

1 zeigt einen Schnitt durch einen hydraulischen Schwingungsdämpfer, wie er für die Dämpfung des Fahrwerks bei Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Dieser Schwingungsdämpfer weist einen Zylinder 1 auf. Er ist nach unten abgebrochen, aber bekanntermaßen unten verschlossen. Der Zylinder 1 ist mit einer hydraulischen Dämpfungsflüssigkeit gefüllt. Eine Kolbenstange 2 taucht oszillierend in den Zylinder 1 ein. Am Ende der Kolbenstange 2 ist ein Arbeitskolben 3 angebracht, der den mit der Hydraulikflüssigkeit gefüllten Innenraum in zwei Arbeitsräume 4, 5 aufteilt. Durchströmventile 6, 7, in 1 nur schematisch dargestellt, bestimmen den Durchfluss der Hydraulikflüssigkeit von einem Arbeitsraum 4 zum anderen Arbeitsraum 5 oder umgekehrt beim Eintauchen bzw. Austauchen der Kolbenstange 2 in den Zylinder 1.
Das obere Ende des Zylinders 1 ist mit einer Führungs- und Dichtungseinheit 8 versehen. Diese Führungs- und Dichtungseinheit 8 hat die Aufgabe, den Zylinder 1 hydraulisch zu verschließen, die Kolbenstange 2 horizontal zu führen und mit Dichtungen eine Abdichtung der Kolbenstange 2 gegenüber dem Zylinder 1 vorzunehmen.
Im Ausführungsbeispiel ist auf die Kolbenstange 2 ein rohrförmiger Messgeber 9 aufgeschoben. Dieser Messgeber 9 dient als Encoder zum Erzeugen der Magnetinformationen, die von einem auf das obere Ende des Zylinders 1 aufgeschraubten Sensor 10 gemessen werden. Der Sensor 10 kann auch entgegen dem Ausführungsbeispiel auf den Zylinder 1 aufgesteckt werden. Dazu muss er dann mit einer ausreichenden Klemmfixierung versehen sein.
Der Aufbau des Messgebers 9 wird anhand der in den 2 bis 4 gezeigten vergrößerten Darstellungen näher erläutert. Der Messgeber 9 weist ein Außenrohr 11 auf, das an seinem oberen Ende mit einer Schraubmuffe 12 und an seinem unteren Ende mit einer Zylindermuffe 13 ausgebildet ist. Das Außenrohr 11 ist aus einem nichtmagnetisierbaren Material mit hoher Verschleißfestigkeit und guten Gleiteigenschaften, wie beispielsweise Chrom, Bronze oder faserverstärktem Kunststoff, ausgebildet. Die Anbindung des Außenrohres 11 an die Schraubmuffe 12 oder Zylindermuffe 13 erfolgt durch Kleben, Löten oder Schweißen. Es ist aber auch denkbar, dass die Anbindung nur kraftschlüssig erfolgt.
Innerhalb des Außenrohres 11 zwischen Schraubmuffe 12 und Zylindermuffe 13 ist ein magnetisierbares Material 14 angebracht. Dieses magnetisierbare Material 14 ist im Ausführungsbeispiel ebenfalls rohrförmig ausgebildet und erstreckt sich von der Unterseite der Schraubmuffe 12 bis zur Oberseite der Zylindermuffe 13. Das magnetisierbare Material 14 wird in engen Abständen mit unterschiedlicher Polarisierung magnetisiert. In 3 ist dieses mit den Buchstaben N und S systematisch dargestellt. Über geeignete Maßnahmen ist sicherzustellen, dass ein eventueller Spalt zwischen Messgeber 9 und Kolbenstange 2 abgedichtet ist, damit keine Hydraulikflüssigkeit über diesen Spalt nach außen treten kann.
Im Ausführungsbeispiel weist die Zylindermuffe 13 am unteren Ende einen nach außen ragenden Kragen 15 auf. Dieser Kragen 15 dient zur Aufnahme eines nicht dargestellten Zuganschlages.
Der Sensor 10 ist in einem Sensorgehäuse 16, das mit einem Deckel 17 verschlossen ist, angebracht. Das Sensorgehäuse 16 wird mit einer nach unten ragenden Schraubmufte 18 auf den hier mit einem Außengewinde versehenen Zylinder 1 aufgeschraubt.
Anstatt der vorstehend beschriebenen mehrteiligen Ausbildung des Messgebers 9 kann dieser auch zumindest bezüglich des Außenrohrs 11 und des innen liegenden magnetisierbaren Materials 14 einteilig ausgebildet werden. Hierzu wäre eine Materialkombination vorzusehen, bei der magnetisierbares Material in nichtmagnetisierbares Material hoher Verschleißfestigkeit bzw. mit guten Gleiteigenschaften eingebettet ist. Beispielhaft könnte Weicheisen in Bronze eingeschmolzen oder eingesintert sein. Es ist aber auch möglich, dass Weicheisenpartikel in faserverstärkten Kunststoff eingegossen werden. In gleicher Weise könnten die Fasern des faserverstärkten Kunststoffes aus Weicheisen hergestellt sein.
Es ist auch möglich, entgegen der Beschreibung des Ausführungsbeispiels, den Messgeber 9 nicht lösbar mit der Kolbenstange 2 zu verbinden. Beispielhaft könnte der Messgeber 9 mit der Kolbenstange 2 durch Verkleben oder Aufschrumpfen verbunden werden.

1: Zylinder
2: Kolbenstange
3: Arbeitskolben
4: Arbeitsraum
5: Arbeitsraum
6: Durchströmventil
7: Durchströmventil
8: Führungs- und Dichtungseinheit
9: Messgeber
10: Sensor
11: Außenrohr
12: Schraubmufte
13: Zylindermuffe
14: magnetisierbares Material
15: Kragen
16: Sensorgehäuse
17: Deckel
18: Schraubmufte
N: Magnetisierung
S: Magnetisierung

Claims

Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder (1), insbesondere für hydraulische, pneumatische oder hydropneumatische Aggregate, wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatische Federungen, wobei der Kolben über eine Kolbenstange (2) in einem, mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder (1) axial verschiebbar und am Kolbenstangeneintrittsende des Zylinders (1) ein Sensor (10) angeordnet ist und wobei zumindest über eine Teillänge auf dem Mantel der Kolbenstange (2) ein mittels nichtmagnetischem Werkstoff abgedeckter Messgeber (9) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) rohrförmig ausgebildet, über die Kolbenstange (2) geschoben, mit dieser verbunden und ihr gegenüber abgedichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) mit der Kolbenstange (2) verklebt oder auf diese aufgeschrumpft ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) mit der Kolbenstange (2) lösbar verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das äußere Ende des Messgebers (9) mittels eines Innengewindes auf ein auf der Kolbenstange (2) angeordnetes Außengewinde aufgeschraubt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) aus magnetisierbarem Material besteht und der Sensor (10) das über die Länge des Messgebers (9) veränderliche magnetische Feld misst.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) in Schritten nacheinander mehrfach mit unterschiedlicher Polarität magnetisiert ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmagnetisierbare Material den Messgeber (9) rohrförmig mit gleich bleibender Wanddicke umgibt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) aus nichtmagnetisierbarem Material besteht, in das magnetisierbares Material eingebettet ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmagnetisierbare Material eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmagnetisierbare Material Stahl, Chrom, Bronze oder faserverstärkter Kunststoff ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) ein mit einem Befestigungsflansch und/oder einem im Zylinder befindlichen Zuganschlagadapter versehenes Schutzrohr aus nichtmagnetisierbarem Material aufweist, innerhalb dem rohrförmig das magnetisierbare Material angeordnet ist.