CN101328915A - 调整元件 - Google Patents

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CN101328915A CNA2008101253488A CN200810125348A CN101328915A CN 101328915 A CN101328915 A CN 101328915A CN A2008101253488 A CNA2008101253488 A CN A2008101253488A CN 200810125348 A CN200810125348 A CN 200810125348A CN 101328915 A CN101328915 A CN 101328915A
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Abstract

本发明涉及一种调整元件，它具有一个在一端封闭的缸筒，缸筒里装有压力流体，还具有一个在缸筒里可以轴向移动的活塞，该活塞将缸筒分成第一第二个工作腔，还有一个一侧布置在活塞上的活塞杆，该活塞杆穿过第一个工作腔通过一个密封和导向装置密封地从缸筒的另一端伸出来，其中调整元件具有一个测量装置用于识别活塞杆位置和调整元件的伸出长度。

Description

调整元件
技术领域
本发明涉及一种调整元件，它具有一个在一端封闭住的缸筒，这缸筒装有压力流体，还具有一个在缸筒里可以轴向移动的活塞，它将缸筒分成第一和第二个工作腔，还具有一个一侧布置在活塞上的活塞杆，该活塞杆穿过第一个工作腔通过一个密封和导向的装置密封地从缸筒的另一端伸出来。
背景技术
这样的调整元件长久以来就众所周知并且经常将其应用于汽车的行李舱盖或者舱盖或发动机罩上，用于保证它们的舒适的、自动的或手动的打开。
尤其是在自动打开和关闭舱盖时可能有利的是：可以检测到活塞的位置并因此检测到活塞杆相对于缸筒的位置，以便在沿着活塞缸筒组件的升起行程的规定点上实现确定的功能。
发明任务
本发明的任务是提出一种调整元件，它通过节省结构空间和成本有利的措施实现上面所列出的功能。
这种任务如下来解决：调整元件具有一个测量装置用来识别出活塞杆的位置和/或调整元件的伸出长度。
在节省结构空间和成本有利的设计方案中测量装置具有一个布置在缸筒上的薄膜电位计，其布置在轴向方向在缸筒的外侧面上。
为了借助于电压比来测量活塞所移动过的行程，活塞上具有一个接触片和一个电阻应变片，其中在接触片上加参照电压，而在电阻片上在一边加接地电位，而在另一边加上一个正电位。
在这薄膜电位计上方可以移动的双滑动接点用于保证功能可靠的运行，因此可以不必使用可活动的线路。
可以使双滑动接点布置在一个保护管里来避免功能受损害。
在另一种备选的实施形式中，测量装置包括有一个布置在缸筒上的磁带，其轴向方向布置在缸筒的外侧面上。
磁带具有一些部段，它们在磁带的轴向方向上交替地反向极化。
测量装置包括有一个无接触地在磁带上可以移动的霍尔探头，因而形成了一种与气候无关的并且无摩损的结构，这种结构的工作很准确而且功能可靠。
为了保证可靠地探测到运动方向，霍尔探头包括有二个传感器。
克服机械影响的功能可靠性附带地通过如下方法来提高：霍尔探头布置在一个保护管里。
测量装置备选地可以包括有二个布置在缸筒上的磁带，其轴向方向布置在缸筒的外侧面上。
使二个磁带布置在一个共同的支座材料上可以使装配简单。
磁带具有些分段，它们在磁带的轴向方向上相位移动地极化了。
为了保证可靠地探测到运动方向和绝对值的探测，一个磁带的分段在轴向方向上相对于第二个磁带的分段相位偏移地布置。
由于测量装置包括有二个无接触的在磁带上方可以移动的MR(磁阻)-传感器，其中每个MR-传感器配合于一个磁带，因此提出了一种与气候无关的和无摩损的结构，它可以很准确而且功能可靠地工作。可以实现活塞—活塞杆组件行程的绝对值探测。
为了减少机械的影响，MR-传感器布置在一个保护管里。
作为备选的实施方式，测量装置包括有一个布置在缸筒上的线圈，其中线圈的二端与一个控制装置相连接。
为了保证无接触的并因此无摩损和对污染并不敏感的运行，测量装置包括有一个在线圈里可以移动的插入式铁芯。
由此得出一种简单的结构：插入式铁芯固定在活塞杆的自由端上并可以随活塞杆而移动。
在一种备选的实施形式中，测量装置包括有一个光发射装置、一个光接收装置和一个反射器，因此形成了一种无接触工作的并因此磨损少的结构。
在特别的设计方案中，光发射装置和光接收装置布置在活塞杆的自由端上，而反射器布置在缸筒的封闭端上。
光发射装置和光接收装置相互布置成一个规定的间距。
光接收装置具有一个传感器，该传感器包括有至少一个光电二极管。
在另一个备选的实施形式中，测量装置包括有一块金属板。
为了节省结构空间并提供成本有利的结构，金属板构成电容的第一个电极，而缸筒形成电容的第二个电极。
此外，如果金属板布置在活塞杆的自由端上并且可以与缸筒壁有间距地在缸筒旁边移动经过，那么对于结构空间来说是有利的。
由于保护管固定在活塞杆上而且至少局部围住活塞杆以及缸筒，因此使所需的结构空间较小。
一种备选的实施形式的特征在于，测量装置包括一个微波发射-和接收单元。
将微波发射-和接收单元布置在缸筒里业已证明是特别节省结构空间的。
将微波发射-和接收单元布置在缸筒里在其封闭端上是功能特别可靠的。
微波发射-接收单元可以备选地布置在缸筒里在其密封和导向组件里，因而可以附带地省下结构空间。
测量装置配有一个控制装置，它包括有一个分析处理电子单元。
装入在缸筒里的活塞在一种特殊的实施形式中包括有一个电磁阀，它由控制系统来控制。
活塞杆的伸出长度和其位置都由测量装置测得并传送至控制装置，此装置将信号进行分析处理并用来控制电磁阀。
附图说明
本发明的实施例示于附图中并在以下加以详细的说明。所示为：
图1：发明的第一种实施形式；
图2：图1所示实施形式的一个细部图；
图3：发明的第二种实施形式；
图4：图3所示实施形式的一个细部图；
图5：发明的第三种实施形式；
图6：图5所示实施形式的一个细部图；
图7：发明的第四种实施形式；
图8：发明的第五种实施形式；
图9：图8所示实施形式的一个细部图；
图10：发明的第六种实施形式；
图11：发明的第七种实施形式。
具体实施形式
图1表示一个调整元件1，它具有一个一端封闭的中空缸筒2，该缸筒装有压力流体，还具有一个在缸筒2里可以轴向移动的活塞3，它将缸筒2分成第一和第二个工作腔4或5，并且具有一个一侧布置在活塞3上的活塞杆6，它穿过第一个工作腔4通过密封-和导向装置7密封地从缸筒2的另一端伸出去。活塞还具有一个未示出的电磁阀，它通过电控系统可以被打开或关闭，以便可以使流体流过活塞3或者阻止其流过。若电磁阀开启着，那就可以使流体从一个工作腔流向另一个工作腔，并且活塞3或活塞杆6可以在轴向方向上在缸筒2里运动。若电磁阀关闭，那就阻止流体从一个工作腔流向另一个工作腔并使活塞3阻塞住。
在活塞杆6的位于活塞3对面的端部上设有一个保护管8并防止其发生转动。保护管8和活塞杆6是电气绝缘的。在保护管8里有一个双滑动接点9，并在缸筒2的外侧面上设有一个薄膜电位计10。双滑动接点9的二个滑动接点相互导电连接。在薄膜电位计10和缸筒2之间没有导电连接。双滑动接点9在薄膜电位计10上方运动。活塞杆6和缸筒2相互电气绝缘。
在缸筒2的封闭端上设有第一个连接元件11，而在活塞杆6的对峙于活塞3的端部上设有第二个连接元件12，用这些连接元件可以使调整元件例如固定在汽车的车身上或在一个可摆动地设置于车身上的盖板上，尤其是后盖板上。
布置在保护管8上的双滑动接点9在这布置于缸筒上在轴向方向上的薄膜电位计10上运动。借助于电压比值来计算所移动的行程。用一个布置在控制装置13里的未示出的微控制器进行分析处理。使用一个双滑动接点，以避免薄膜电位计10采用活动的接线。当然可以将一个单滑动接点使用作为电位计并通过电压分压器借助于微控制器计算出行程。优先可以应用对压力有反应的薄膜电位计，这些电位计对抗污染强并且在运行时摩损较小。
图2表示了一个用于薄膜电位计10、控制装置13和调整元件1的电连接图。薄膜电位计具有一个接触片14和一个电阻片15。接触片在其整个长度上的电阻差不多为0Ω。导线16从接触片14的一端通向控制装置13，其中在导线16上作用的是参照电压。电阻片15具有一个电阻，它从一端至另一端基本上为连续地从0Ω变化到多个1000Ω的值，优先为5KΩ。电阻片15的二端同样也分别用导线17或18与控制装置13相连，此时作用在一根导线上的电压优先为5V，另一根导线接地。具有正电位的导线19从控制装置通向调整元件1的缸筒2上。一根连接于活塞杆6上的接线20与地连接。然而也可以使接线20通入到控制装置13里。在导线19上加有一个电压或正电位，优先是汽车的网络电压，这电压足够大到可以可靠地操纵电磁阀。控制装置具有第一个接头13a和第二个接头13b，用它们同样也可以使控制装置连接于汽车电网上。
图3表示了发明的另一种实施形式，它在其它部分方面相当于图1所示的实施形式。相互对应的构件因此用如同在图1和2中相同的标号表示。对于所有其它的，以下还要说明的附图也是这样。
与第一种实施形式的区别在于，在保护管8里有一个霍尔探头21并在缸筒2的外侧面上设有一个磁带22。霍尔探头21具有二个传感器23和24，它们布置成相位移动某一个角度，优先40°。在活塞杆6运动时借助于保护管8无接触地使霍尔探头21在磁带22上方运动。磁带22具有许多分段25，它们的磁化不同，也就是说北极和南极不断地交替变换。霍尔探头21对不同磁化的增量进行计数。借助于一个在控制装置13里的分析处理电子器件进行行程距离的计算。二个传感器23和24与控制装置13通过线路26和27电连接起来。二个传感器18和19的接头28和29可以连接在一个单独的供电电压或者控制装置13上。在这通向缸筒2的导线19上又加上一个电压，电磁阀可用这电压操纵动作。控制装置具有第一个接头13a和第二个接头13b，用它们同样也可以将控制装置连接至汽车电网上。活塞杆6通过接头20连接于地电位。
图4表示了磁带22的构造，其磁化的或者磁性的分段25交替地布置。
发明的一种备选实施形式表示于图5中。在保护管8里设有二个称作为MR-传感器30和31的磁阻传感器，它们可以无接触地在具有第一个磁带33和第二个磁带34的磁条片32上方移动，MR-传感器30和31与控制装置13通过导线35和36相连接。二个MR传感器30和31的接头37和38可以连接于一个单独的供电装置上或者控制装置13上。第一和第二个磁带33或34分别具有许多分段39和40，它们在磁带的轴向方向上准备提供了一种相位移动，因此得出磁阻的变化曲线为余弦状。第一个磁带33的分段39在轴向方向上布置成相对于第二个磁带34的分段40相位有偏移。分别有一个MR-传感器配合于一个磁带，因此可以得出绝对行程值。在这通向缸体2的导线19上加一个电压，用这电压可以操纵电磁阀。控制装置具有第一个接头13a和第二个接头13b，它们可以连接于汽车电网上。活塞杆6通过接头20接于地电位上。
图6表示磁条片32的构造，这磁性条片具有布置于轴向方向上的磁带33和34，它们具有许多分段39和40，这些分段在磁带的轴向方向上准备提供了一种相位移动。
图7所示的实施形式表示出一个在缸筒2旁边，布置于轴向方向上的线圈41，它通过两根导线42和43与控制装置13连接。在活塞杆6的对峙于活塞3的端部上设有一个止动装置44，从这里伸出一个由软铁制成的插入铁芯45进入到线圈41里。止动装置44和活塞杆6电气绝缘。在线圈41和缸筒2之间没有导电连接。活塞杆6和缸筒2同样也是电绝缘的。当活塞杆6运动进入缸筒2里时，插入铁芯45就可以作为铁芯材料推入线圈41里。
插入铁芯45也就是说与活塞运动成比例地运行并且改变线圈41里的电感。通过一个未示出的RC-振荡回路求出行程。通过改变线圈41的电感，回路的振荡频率就变化。通过一个例如布置在控制装置13里的微控制器可以求出所移动的行程。布置在活塞3里的电磁阀由控制装置通过导线20来控制，活塞杆6通过接头20接地。
在止动装置44上，如在前面所述的实施形式中那样可以设有一个保护管，它至少局部地包围住插入式铁芯45、线圈41和缸筒2。
图8表示了一种备选的实施形式，其中借助于三角测量法或者一种脉冲传输时间测量进行行程的测定。在活塞杆6的对峙于活塞3的端部上设有一个止动装置44，在这装置上设有一个激光器二极管形式的光发射装置46和一个光接收装置47。在缸体2的封闭端上设有一个指向光发射装置46和光接收装置47的反射器48。光接收装置47用二根导线49和50与控制装置13连接。活塞杆6用接头20接地，而缸体2通过导线19连接于控制装置13。
在脉冲传输时间测量时光发射装置46发出光脉冲。这脉冲被反射器48反射至接入到光接收装置47上。由所发出的和接收的脉冲之间的传输时间差通过一个设置于控制装置里的微控制器计算出行程。控制装置13经过导线20控制电磁阀。
对于借助于三角测量法的行程测量来说，光发射装置46发出一道光到反射器48上，光被反射器48反射并被光接收装置47检测到，其方法是使所接收到的光，如在图9中简略所表示的那样，通出一个透镜51聚焦并在一个传感器52上用一系列的光电二极管53进行分析处理。由这在某一个时刻发光的光电二极管53可以推导出活塞杆6的位置。因为活塞杆6的运动与光发射装置46的运动成比例，因此可以从光发射装置46至反射器48的距离求出活塞杆位置。对于距离的计算需要有一个微控制器，它又是可以布置在控制装置13里。
在止动装置44上可以如在上面所述的实施形式中那样设有一个保护管，它包围住光发射装置46、光接收装置47和至少局部包围住缸筒2或反射器48。
图10表示一种电容测量行程的方法。在活塞杆6的对峙于活塞3的端部上在止动装置44上设有一个金属板54，它布置在缸筒2的方向上并与其有一个规定的径向间距。止动装置44和活塞杆6电绝缘。在活塞杆6和缸筒2之间也没有导电连接。
例如通过导线55使缸筒2接地，通过导线56与电网电压或与一个正电位连接，并在金属板54上同样也加一个正电位，例如电网电压或者具有另一个值的另一种电压。这可以通过导线57由控制装置13来进行。因此在缸筒2和金属板54之间形成一个电容。活塞杆6的运动使金属板54也等量地运动。因此在缸筒2和金属板54之间的电容也就变化了。根据电容的变化就可以借助于一个微控制器计算出所移动的行程。
在止动装置44上可以如同在上面所述的实施形式中那样设有一个保护管，它至少局部地包围住金属板54和缸筒2。
图11表示了一个调整元件1，在其缸筒2里装有一个微波发射/接收单元58。在所示的实施例中微波发射/接收单元58布置在缸筒2的封闭端上。微波发射/接收单元58通过导线59和60与控制装置13相连。具有正电位的导线61从控制装置通向缸筒2，以便能控制电磁阀。活塞杆通过接头20与地电位或者直接地或者通过控制装置13连接。微波发射/接收单元58或者通过接头61和62直接连接于汽车电网或者与控制装置13连接。
微波发射/接收单元的发射部发通过一个无线将GHz范围的电磁波发射进入缸筒2的中空导体构造里。这个波在活塞3上被反射并通过同样的无线又被接收。输入的和接收的信号相对于其相位移动进行比较。在不同的频率时重复此过程。用一个微控制器求出活塞3的绝对位置。在活塞3运动时相位移动就变化了，因此可以计算出当前位置。
然而也可以考虑，使微波发射/接收单元55布置在活塞3里或者密封导向组件7里。
当然可以用总线代替附图中所示分开的导线，这总线可以使至少一个控制装置与各个不同构件相连接用于供电和传输信号。
Figure A20081012534800131
1               调整元件        30，31      磁阻传感器
2               体              32          磁性条片
3               活塞            33          第一个磁带
4               第一个工作腔    34          第二个磁带
5               第二个工作腔    35，36      导线
6               活塞杆          37，38      接头
7               密封和导向组件  39，40      分段
8               保护管          41          线圈
9               双滑动接点      42，43      导线
10              薄膜电位计      44，        止动装置
11              第一个连接元件  45          插入式铁芯
12              第二个连接元件  46          光发射装置
13              控制装置        47          光接收装置
13a             第一个接头      48          反射器
13b             第二个接头      49，50      导线
14              接触片          51          透镜
15              电阻片          52          传感器
16，17，18，19  导线            53          光电二极管
20              接头            54          金属板
21              霍尔探头        55，56，57  导线
22              磁带            58          微波发射/接收单元
23，24          传感器          59，60，61  导线
25              分段
26，27          导线
28，29          接头

Claims (39)

1.调整元件，具有一个在一端封闭的缸筒，该缸筒装有压力流体，还具有一个可以在缸筒里轴向移动的活塞，该活塞将缸筒分成第一和第二个工作腔，还有一个端布置在活塞上的活塞杆，该活塞杆穿过第一个工作腔通过密封和导向组件密封地从缸筒的另一端伸出去，其特征在于，调整元件(1)具有一个测量装置用于识别出活塞位置和/或调整元件(1)的伸出长度。
2.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括有一个布置在缸筒(2)上的薄膜电位计(10)。
3.按权利要求2所述的调整元件，其特征在于，薄膜电位计(10)沿轴向布置在缸筒(2)的外侧面上。
4.按上述权利要求之一所述的调整元件，其特征在于，薄膜电位计(10)包括有一个接触片(14)和一个电阻片(15)，其中在接触片(14)上加一个参照电压，而在电阻片(15)上在一边加地电位并在另一边加正电压电位。
5.按上面权利要求之一所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个可以在薄膜电位计(10)上方移动的双滑动接点(9)。
6.按权利要求5所述的调整元件，其特征在于，双滑动接点(9)布置在一个保护管(8)里。
7.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个布置在缸筒(2)上的磁带(17)。
8.按权利要求7所述的调整元件，其特征在于，磁带(17)沿轴向在缸筒(2)的外侧面上延伸。
9.按权利要求8所述的调整元件，其特征在于，磁带(17)具有分段(20)它们在磁带(17)的轴向方向上交替地反向极化。
10.按权利要求7至9中之一所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个无接触地在磁带(17)上方可以移动的霍尔探头(16)。
11.按权利要求10所述的调整元件，其特征在于，霍尔探头(16)包括二个传感器(18，19)。
12.按权利要求10或11所述的调整元件，其特征在于，霍尔探头(16)布置在一个保护管(8)里。
13.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括二个布置在缸筒上的磁带(28，29)。
14.按权利要求13所述的调整元件，其特征在于，磁带(28，29)沿轴向在缸筒(2)的外侧面上延伸。
15.按权利要求13或14所述的调整元件，其特征在于，所述二磁带(28，29)布置在一共同的支座材料上。
16.按权利要求13至15中之一所述的调整元件，其特征在于，磁带(28，29)具有分段(34，35)，它们在磁带的轴向方向上被相位移动地极化。
17.按权利要求16所述的调整元件，其特征在于，其中的一个磁带的分段(34；35)在轴向方向上布置成相对于第二个磁带的分段(35；34)有相位偏移。
18.按权利要求11至13中之一所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括二个无接触的在磁带(28，29)上方可以移动的MR(磁阻)传感器(25，26)，其中每个MR传感器分别配合于一个磁带。
19.按权利要求18所述的调整元件，其特征在于，MR-传感器(25，26)布置在一个保护管(8)里。
20.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个布置在缸筒(2)上的线圈(36)。
21.按权利要求20所述的调整元件，其特征在于，线圈(36)端部与一个控制装置(13)连接。
22.按权利要求20或21所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个可以在线圈(36)里移动的插入式铁芯(40)。
23.按权利要求22所述的调整元件，其特征在于，插入式铁芯(40)固定在活塞杆(6)的自由端上并可以随活塞杆(6)移动。
24.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个光发射装置(43)、一个光接收装置(44)和一个反射器(45)。
25.按权利要求24所述的调整元件，其特征在于，光发射装置(43)和光接收装置(44)布置在活塞杆(6)的自由端上，而反射器(45)布置在缸筒(2)的封闭端上。
26.按权利要求25所述的调整元件，其特征在于，光发射装置(43)和光接收装置(44)布置成相互成规定的间距。
27.按权利要求24至26中之一所述的调整元件，其特征在于，光接收装置(43)具有一个传感器(49)，该传感器包括至少一个光电二极管(50)。
28.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一金属板(51)。
29.按权利要求28所述的调整元件，其特征在于，金属板(51)构成电容的第一个电极，而缸筒(2)则构成第二个电极。
30.按权利要求28或29所述的调整元件，其特征在于，金属板(51)布置在活塞杆(6)的自由端上，并与缸筒壁有距离地在缸筒(2)旁运动经过。
31.按上述权利要求之一所述的调整元件，其特征在于，保护管(8)固定在活塞杆(6)上并且至少局部地包围住活塞杆(6)以及缸筒(2)。
32.按权利要求1所述的调整元件，其特征在于，测量装置包括一个微波发射和接收单元(55)。
33.按权利要求32所述的调整元件，其特征在于，微波发射和接收单元(55)布置在缸筒(2)里。
34.按权利要求32所述的调整元件，其特征在于，微波发射和接收单元(55)布置在缸筒(2)里在其封闭端上。
35.按权利要求32所述的调整元件，其特征在于，微波发射和接收单元(55)布置在缸筒(2)里在其密封和导向组件(7)上。
36.按上述权利要求之一所述的调整元件，其特征在于，为测量装置设置一个控制装置(13)。
37.按上述权利要求之一所述的调整元件，其特征在于，活塞(3)包括一电磁阀。
38.按权利要求36或37所述的调整元件，其特征在于，电磁阀由控制装置(13)来控制。
39.按权利要求38所述的调整元件，其特征在于，控制装置(13)根据由测量装置检测到的信号来控制电磁阀。
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