CN109564107B - 监控两个元件的相对运动的设备、方法、能量消耗装置和耦连杆 - Google Patents

Abstract

两个元件相互可运动地支承。用于监控两个元件的相对运动的设备包括相互固定的发送器和传感器并且相互场连接；其中，传感器设定用于基于场非接触地探测发送器；其中，发送器设定用于安置在其中一个元件上；并且其中，传感器具有针对另一元件的作用面，以便当元件相互运动时通过另一元件从发送器移除。

Description

监控两个元件的相对运动的设备、方法、能量消耗装置和耦 连杆

本发明涉及对两个元件的相对运动的监控。本发明尤其是涉及检测具有可相互运动地支承的两个元件的运动保险装置的触发。

两个元件相互可运动地支承，其中，两个元件之间的相对运动仅应该在预先确定的条件下出现。两个元件例如可以相互连接，从而在它们之间可以传递预先确定的力，然而更大的力导致元件的相对运动。在一种实施方式中，两个元件形成过负荷耦连器，并且相对运动可以包括其中一个元件的脱落、剪切或扭曲。元件之间的预先确定的相对运动的开始也可以被称为触发。

为了监控触发例如可以使用机械指示器，机械指示器在实施方式中包括销，销在两个元件相互运动时变形或分离。更有利的是电气监控设备，如果发生触发，那么该电气监控设备提供信号。

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于监控可相互运动地支承的两个元件的相对运动的更好的技术。本发明利用独立权利要求的主题解决该任务。从属权利要求反映了优选的实施方式。

用于监控可相互运动地支承的两个元件的相对运动的设备包括发送器和传感器，它们相互固定并且相互场连接。传感器设定用于基于场非接触地探测发送器。发送器设定用于安置在其中一个元件上，并且传感器具有针对另一元件的贴靠面，以便当元件相互运动时通过该另一元件从发送器移除。

通过发送器与传感器借助场的耦合能够实现的是，传感器非接触地基于场确定发送器是否位于场的区域中。由此可以可靠地确定是否发生触发。发送器和传感器可以密封地彼此分隔，从而例如湿气、灰尘、油或其他的液体不能够侵入传感器或发送器。尤其是可以实现发送器与传感器之间的电镀分隔。发送器可以与传感器集成地实施，从而对设备的操作可以变得容易。传感器可以尤其配置用于与电气评估装置相连，其方法是，传感器提供指明触发状态(触发或未触发)或触发事件的信号。

设备尤其是可以用作脱落或剪切传感器。其中一个元件可以相对于另一元件可线性移动地或可转动地支承。发送器可以设置为集成在其中一个元件上。在需要时，尤其是在触发后，传感器可以在另一元件上加装或更新。发送器优选是无源的，即不具有自身的电流供应并且可以相应简单地和廉价地实施。如果发生触发，那么可以简单地替换或重置发送器上的传感器。

在第一变型方案中执行磁性确定。为此，发送器可以包括用于提供磁场的永磁体，并且传感器包括磁场传感器。磁场传感器可以有源地实施，例如实施为霍尔传感器，或者无源地实施，例如实施为簧片触点。只要传感器安置在发送器上，那么可以简单地和可靠地探测磁场。在另外的实施方式中可以设置导磁元件，以便在传感器的区域中成形出磁场，从而只要不发生触发，那么磁场在传感器的区域中得到加强。

在第二变型方案中执行电感式的确定。在此，传感器可以包括用于提供电磁场的线圈，并且发送器包括用于影响电磁场的元件。发送器尤其是可以包括软磁元件，用以形成电磁场，从而能够在存在发送器的情况下影响传感器的区域中的场强或线圈的电流消耗。通常，线圈利用交流电流来控制，其中，电压源可以包括在传感器内或者在外部实现。电磁场优选基于流经线圈的电流或施加在线圈上的电压确定。在另外的实施方式中，然而也可以设置专用的传感器来确定电磁场。

在第三变型方案中实现电容式的确定，其中，传感器优选包括电压源，发送器优选包括介电元件。在此，在传感器与发送器之间存在电场，电场的场强可以通过介电元件被影响并且尤其是加强。如果发送器与传感器分离，那么尤其是可以实现电压源的连接件之间的电容量的改变，该改变可以借助适当的评估装置确定。评估装置可以包括在传感器内或在外部提供。

提到的变型方案可能也可以相互组合。在此，只要传感器安置在发送器上，那么多个场也可以使发送器和传感器相互连接。由此可以改进评估可靠性。

此外优选的是，发送器可以无损地与传感器分离。在能量消耗装置的其中一个元件上的发送器的替换可以由此是无关紧要的。如果相反地，传感器在能量消耗装置的触发过程中受损，那么可以容易地检查到该传感器并且必要时进行替换。在一种实施方式中，连接元件设置在发送器与传感器之间，连接元件在一些实施方式中可能通过触发受损或者被破坏。连接元件可以设定用于简单的更换或简单的维修。

为了将传感器安置在发送器上同样可以考虑不同的变型方案。在第一变型方案中，传感器材料接合地安置在发送器上。为此，粘合剂或硬化的物质例如可以设置在传感器与发送器之间，硬化的物质使传感器借助粘附力保持在发送器上。物质例如可以包括硬化的密封物质或粘合物质或例如根据密封漆的类型的漆。最大可施加的粘附力能够和介于传感器与发送器之间的连接所必须可靠经受的负荷相匹配，以便不会例如基于振动、温度影响或老化错误地实现传感器与发送器的分离。由此可以更好地避免能量消耗装置的触发的错误的指示。

在第二变型方案中，传感器力配合地安置在发送器上。为此例如可以使用机械卡扣连接、基于摩擦力的错误负荷的连接或借助磁力的连接。最后提到的实施方式有利地可以与上面提到的实施方式组合，在其中，传感器采样通过发送器提供的磁场。

在第三变型方案中，传感器形状配合地安置在发送器上。该变型方案可以包括在上面已经提到的连接元件。三个安置方式的组合同样是可能的。

在另外的实施方式中，设备包括另外的用于确定与另一元件的间距的装置。该装置优选安置在传感器上，从而另外的装置和传感器一起保持在发送器上，直到发生触发。由此可以确定或更准确地分析元件之间的预先确定的相对运动，该相对运动没有导致传感器与发送器的分离。在该情况下，当相对运动超过预先确定的路径时，才出现触发。

在另外的实施方式中，另外的传感器或测量值接收器还可以包括在设备内。该接收器优选安置在前述传感器上，并且可以为此用于更准确地确定传感器或其中一个元件的运行状态。

能量消耗装置包括克服阻力相互可运动地支承的第一和第二元件和根据前述权利要求中任一项的设备。在此优选地，发送器安置在其中一个元件上并且传感器安置在另一元件上，从而传感器的作用面面对所述另一元件的轴向表面。能量消耗装置可以保护两个元件之间的力传递以防过负荷，并且在出现导致触发的力的情况下降低能量。能量降低尤其是可以通过其中一个元件的变形实现。

能量消耗装置尤其是可以包括内管件和外管件，其同轴地相互可移动地支承。管件可以尤其是伸缩式地相互入。在此，设备的发送器尤其是可以安置在内管件上，并且此外传感器安置在发送器上，从而传感器的作用面面对外管件的轴向表面。

在优选的实施方式中，管件为此设定用于在没有塑性变形的情况下沿轴向相互移入。元件的相对运动在此通常是可逆的。在该过程中，通常在管件之间的区域中的工作流体被压缩或者从该区域挤压出。工作流体可以穿过节流阀并且容纳在工作室中。在该过程中，再生的能量消耗可以尤其是通过流体的受热实现。这种能量消耗装置例如可以构造为液压静力式的缓冲器、气液压式的缓冲器(Gashydraulischer Puffer)或构造为沿撞击和牵引方向作用的二冲程缓冲器。

在另外的优选的实施方式中，管件为此设定用于通过至少一个管件的塑性变形实现破坏性的能量消耗。内管件尤其是可以径向向内变形，或者外管件尤其是可以径向向外变形。通过塑性变形，作用到能量消耗装置上的撞击能量例如可以转换为至少一个管件的变形能量。该变形通常是不可逆的，并且变形的管件通常必须更换。

尤其是用于使两个轨道车辆相互耦合的耦连杆可以包括上述的能量消耗装置。在此，可以选择性地实现再生的或破坏性的能量消耗。

设备包括发送器和安置在发送器上的传感器。发送器安置在第一元件上，传感器具有针对第二元件的贴靠面，第二元件相对于第一元件可运动地支承。用于监控两个元件之间的相对运动的方法包括借助传感器基于在发送器和传感器之间存在的场非接触地探测发送器的步骤；如果发送器从传感器移除，那么就确定元件已相互运动。

本发明现在参考附图详细描述。其中：

图1示出了具有能量消耗装置和用于监控能量消耗装置是否触发的设备的耦连杆，

图2示出了在另外的实施方式中的具有图1的设备的耦连杆；和

图3示出了用于借助根据图1或2的设备监控耦连杆的触发的流程图。

图1示例性地示出了耦连杆100，其包括能量消耗装置105和设备110。要注意的是，建议的技术也可以在不同于耦连杆100的装置上用于监控两个元件的相对运动，并且与其无关地也能在没有使用该能量消耗装置105的情况下使用。

设备110为此设定用于确定能量消耗装置105的触发。耦连杆100优选作为两个轨道车辆之间的连接的部件使用。为此，耦连杆100可以例如布置在轨道车辆的底盘与耦连器、例如密接车钩(Scharfenberg车钩)之间。

能量消耗装置105包括第一元件115和第二元件120，它们以预先确定的方式相互可运动地支承。所述运动优选以沿仅一个维度移动的方式进行，该维度在图1的图示中水平地延伸。在优选的实施方式中，耦连杆100或能量消耗装置105相对于拉力负荷是刚性的，而如果推力负荷超过预先确定的值，则耦连杆100或能量消耗装置105相对于推力负荷是可运动的。推力负荷压缩式地作用到能量消耗装置105上，从而在图1的图示中，第一元件115向右挤压，并且第二元件120向左挤压。第一元件115优选构造为内管部分，第二元件120构造为外管部分，从而第一元件115可以伸缩式地推向第二元件120中。

两个元件、也即第一元件115和第二元件120优选如下地确定尺寸，即在此实现至少一个元件的塑性变形，确切地说尤其是沿径向方向的塑性变形。如果压缩负荷位于预先确定的值以下，那么阻止移入。第一元件115沿轴向方向以预先确定的值(其可以是0)以上地移入第二元件120被称为触发。基于由所述移入导致的至少一个元件的塑性变形，改变能量消耗装置105的负荷能力，从而能量消耗装置105可能必须进行更换，以便可以继续确保预先确定的力或能量传递。设备110为此设定用于探测能量消耗装置105的触发并且提供表明触发的信号。信号尤其是可以传送到监控或控制装置并且优选以电形式存在。

如果计划在没有能量消耗装置105的情况下使用设备110，那么第一元件115和第二元件120也可以不同地构造，并且尤其是也在没有运能的实质下降的情况下可相互运动地支承。

设备110包括安置在第一元件115上的发送器125和安置在发送器125上的传感器130。在所示的实施方式中，发送器125容纳在发送器壳体135中，传感器130容纳在传感器壳体140中。特别优选的是，传感器130相对于发送器125尽可能密封地封闭。尤其优选的是，传感器130相对于发送器125电镀地分隔。此外优选的是，传感器130如下地设计，即在从发送器125分离后也没有通电的部分位于外面。发送器125优选纯粹无源地构建。传感器130相反地可以具有局部的和有线的电流供应。

在传感器130和发送器125之间存在使传感器130和发送器125耦合的场145。传感器130为此设定用于确定场145的强度、方向或类型并且根据结果推断出发送器125是否位于传感器130上。发送器125为此设定用于引发或影响场145。

在第一变型方案中，场145是磁场，其中，发送器125包括永磁体，并且传感器130设定用于确定磁场。传感器壳体140可以在该变型方案中尤其是非磁性地实施。传感器130可以无源地构建，其方法是传感器在没有另外的能量输入的情况下对磁场做出反应，或者传感器可以有源地构建，其方法是传感器在使用能量的情况下确定磁场。无源的传感器130包括簧片触点，有源的传感器130包括霍尔传感器。如果传感器130设定用于确定模拟参量或多值的数字参量(所述参量表明磁场)，那么与阈值的比较可以借助在传感器130的区域内的设备完成或在远程位置处实现。

在第二变型方案中，传感器130包括用于提供电磁场的线圈。传感器130优选附加地包括用于控制线圈的电压源，其中，电压源优选输出交流电压。场145在此是电磁场或交变场。发送器125例如根据线圈芯的方式包括用于影响电磁场的元件，尤其是软磁材料。由此，只要传感器130安置在发送器125上，发送器125就影响电磁场。施加于线圈上的电压或流经线圈的电流可以表明发送器125的存在或缺失。

在第三变型方案中，传感器130是电气的和/或电子的部件，其能够检测磁场、电容场或/和电场或光学结构/图案。场或光学结构/图案在此在发送器125中产生。发送器例如可以通过磁体、电容表面、线圈、光学结构或颜色标记实现。如果传感器130和发送器125彼此远离，那么由传感器检测的场或被检测的光学结构或颜色图案发生改变，从而识别出分离。

根据实施方案可以实现从外部的能量供应、一个或多个电池或能量收集。数据可以通过有线的或无线的连接传递。

发送器125可以为此设定用于永久地保持在第一元件115上。

传感器130优选包括面对能量消耗装置105的第二元件120的轴向表面155的贴靠面150。在能量消耗装置105触发时，第二元件120朝传感器130运动，直到轴向表面155贴靠在贴靠面150上。随后，传感器130通过第二元件120相对于第一元件115的进一步的运动根据剪切原理与发送器125分离。发送器125的最初面对传感器130的侧面在此就会被第二元件120覆盖，从而传感器130相对发送器125的物理接近基本上不能再次建立。

在传感器130与发送器125分离时可以松开连接160。连接160可以在不同的变型方案中是材料接合的、力配合的或形状配合的；组合同样是可能的。为了建立材料接合，连接160可以尤其是包括尤其是硬化的类型的粘合剂或粘附物质。

图2示出了能量消耗装置105和在另外的实施方式中的图1的设备110。在此，用于提供表明能量消耗装置105的触发状态的信号的连接件205没有直接与传感器130，而是与控制装置210连接，控制装置本身与传感器130连接。控制装置210可以尤其是包括直流电压源或交流电压源、电流传感器、电压传感器或其中一个上述的附加的用于控制传感器130的元件。

在所示的实施方式中，设备110还可以附加地包括一个或多个另外的传感器，其与传感器130机械耦合。当前，传感器容纳在传感器壳体140中。第一传感器215设定用于沿两个元件的相对运动方向确定与能量消耗装置105的第二元件120的间距。为此，在第二元件120的面对传感器130的表面上可以安置参考元件220，参考元件可以借助第一传感器215检测，以便确定与参考元件220的间距。参考元件220例如可以包括永磁体，其中，磁场的强度可以表明第二元件120的距离。第二传感器225可以设定用于确定传感器130的加速度。第三传感器230可以设置用于确定传感器130的区域内的温度。控制装置210可以为此设定用于周期性地或持续地采集传感器130和另外的传感器215、225和230。如果要触发能量消耗装置105，那么可以基于传感器215、225、230的采集的值执行对导致传感器130与发送器125分离的情况的分析的改进。数据可以与能量消耗装置105的触发相结合地用于重建事件。此外，能量消耗装置105的状态可以基于这些信息更好地被判断。

图3示出了用于借助根据图1或2的设备110监控能量消耗装置105的触发的方法300的流程图。

在步骤305中，传感器130安置在发送器125上。在此得到的是，发送器125已经安置在能量消耗装置105的第一元件115上。如果在发送器125安置在第一元件115上时刻，传感器130已经固定在发送器125上，那么也可以省略步骤305。

在步骤310中，如果必要的话，在传感器130一侧产生场145，该场将传感器与发送器125耦合。在一些实施方式中，场145通过发送器125产生，并且不必主动地通过传感器130生成或受影响。在步骤315中非接触地确定传感器130与发送器125之间的场145。如果在传感器130一侧尤其是借助电气装置，如电压源、线圈或电极来产生场145，那么可以采集在相应的器件上的电气参数，以便确定场145。

在步骤320中，检查被采集的场145是否表明发送器125位于传感器130的检测区域内。检测区域通常在空间上很小地确定尺寸，从而传感器130与发送器125的从几毫米到几厘米的距离足以离开检测区域。如果发送器125位于检测区域内，那么方法300优选利用步骤310继续并且可以重新运行。

否则的话，在步骤325中确定传感器130从发送器125脱落，这等于触发能量消耗装置105。相应的信号可以通过连接件205输出。

在可选的步骤330中可以更换能量消耗装置105。传感器130可以再次使用，或者如果其在触发过程中受损的话则进行更换。第一元件115可能可以和发送器125一起继续使用或再次使用。

在调整能量消耗装置105和设备110后，方法300可以继续和重新运行步骤305。

附图标记清单

100 耦连杆

105 触发设备

110 设备

115 第一元件(内管件)

120 第二元件(外管件)

125 发送器

130 传感器

135 发送器壳体

140 传感器壳体

145 场

150 贴靠面

155 轴向表面

160 连接

205 连接件

210 控制装置

215 第一传感器

220 参考元件

225 第二传感器

230 第三传感器

300 方法

305 将传感器安置在发送器上

310 可能产生场

315 确定场

320 发送器是否处于检测区域内？

325 确定脱落

330 更新传感器或连接元件

Claims (13)

1.一种用于监控可相互运动地支承的两个元件之间的相对运动的设备(110)，并且所述设备(110)包括如下：

-相互固定且相互形成场连接的发送器(125)和传感器(130)；

-其中，传感器(130)配置用于基于场(145)非接触地探测发送器(125)；

-其中，发送器(125)配置用于安置在其中一个元件上；并且

-其中，传感器(130)具有针对另一元件的作用面(150)，

-以便当两个元件相互运动时通过所述另一元件从发送器(125)移除。

2.根据权利要求1所述的设备(110)，其中，发送器(125)包括用于提供磁场的永磁体，并且传感器(130)包括磁场传感器。

3.根据权利要求1或2所述的设备(110)，其中，传感器(130)包括用于提供电磁场的线圈，并且发送器(125)包括用于影响电磁场的元件。

4.根据权利要求1所述的设备(110)，其中，传感器(130)包括电压源，并且发送器(125)包括介电元件。

5.根据权利要求1所述的设备(110)，其中，发送器(125)能够无损地与传感器(130)分离。

6.根据权利要求5所述的设备(110)，其中，传感器(130)材料接合地安置在发送器(125)上。

7.根据权利要求5或6所述的设备(110)，其中，传感器(130)力配合地安置在发送器(125)上。

8.根据权利要求5所述的设备(110)，其中，传感器(130)形状配合地安置在发送器(125)上。

9.根据权利要求1所述的设备(110)，该设备此外包括用于确定与所述另一元件的间距的其他装置(215)。

10.一种能量消耗装置(105)，其包括两个元件，也即第一元件(115)和第二元件(120)以及根据权利要求1至9中任一项所述的设备(110)，所述第一元件和第二元件克服阻力可相互运动地支承，其中，发送器(125)安置在其中一个元件上，传感器(130)安置在另一元件上，从而传感器(130)的作用面(150)面对所述另一元件的轴向表面(155)。

11.一种耦连杆(100)，其中，耦连杆(100)包括根据权利要求10所述的能量消耗装置(105)。

12.根据权利要求11所述的耦连杆(100)，其中，所述耦连杆(100)是用于耦合两个轨道车辆的耦连杆。

13.一种用于借助设备(110)确定相互可运动地支承的两个元件之间的相对运动的方法(300)，其中，所述设备(110)包括安置在其中一个元件上的发送器(125)和安置在发送器(125)上的传感器(130)，其中，传感器(130)具有针对另一元件的作用面(150)，并且其中，所述方法(300)包括如下步骤：

-借助传感器(130)基于在发送器(125)和传感器(130)之间存在的场(145)非接触地探测(320)发送器(125)；和

-如果发送器(125)从传感器(130)移除，那么就确定(325)两个元件已相互运动。

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