DE102019109548A1

DE102019109548A1 - Device with at least one sensor and an energy converter for supplying power to the at least one sensor

Info

Publication number: DE102019109548A1
Application number: DE102019109548.4A
Authority: DE
Inventors: Norbert Reinmuth
Original assignee: Fibro GmbH
Current assignee: Fibro GmbH
Priority date: 2018-04-26
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2019-10-31
Also published as: DE202018102349U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) mit einem zylindrischen Gehäuse (11), einem Kolben (12), der in dem Gehäuse (11) entlang einer Längsachse (L) des Gehäuses (11) verschiebbar aufgenommen und entlang der Längsachse (L) geführt ist, und einer mit dem Kolben (12) verbundenen Kolbenstange (13), welche sich entlang der Längsachse (L) des Gehäuses (11) aus dem Gehäuse (11) erstreckt, wobei die Vorrichtung (1) in und/oder an dem Gehäuse (11) ein Überwachungsmodul (14) aufweist, welches zumindest einen Sensor (15), ein Kommunikationsmodul (16) zur drahtlosen Kommunikation und zumindest einen Energiewandler (17) umfasst, wobei der zumindest eine Energiewandler (17) ausgebildet ist, Strahlungsenergie, kinetische Energie und/oder Wärmeenergie mittelbar oder unmittelbar in elektrische Energie umzuwandeln und zumindest den zumindest einen Sensor (15) und das Kommunikationsmodul (16) mit elektrischer Energie zu versorgen

The invention relates to a device (1) with a cylindrical housing (11), a piston (12) which is slidably received in the housing (11) along a longitudinal axis (L) of the housing (11) and guided along the longitudinal axis (L) and a piston rod (13) connected to the piston (12) which extends out of the housing (11) along the longitudinal axis (L) of the housing (11), the device (1) in and / or on the housing (11) a monitoring module (14) comprising at least one sensor (15), a communication module (16) for wireless communication and at least one energy converter (17), wherein the at least one energy converter (17) is formed, radiation energy, kinetic energy and / or to convert thermal energy directly or indirectly into electrical energy and to supply at least the at least one sensor (15) and the communication module (16) with electrical energy

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einem zylindrischen Gehäuse, einem Kolben und einer Kolbenstange sowie mit zumindest einem Sensor und zumindest einem Energiewandler zur Erzeugung elektrischer Energie und zur Energieversorgung des zumindest einen Sensors.The invention relates to a device having a cylindrical housing, a piston and a piston rod and at least one sensor and at least one energy converter for generating electrical energy and for supplying energy to the at least one sensor.

Im Stand der Technik sind bereits eine Vielzahl von Vorrichtungen mit zylindrischen Gehäusen, einem Kolben, der in dem Gehäuse entlang einer Längsachse des Gehäuses verschiebbar aufgenommen und entlang der Längsachse geführt ist, und einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange bekannt. Darüber hinaus weisen einige dieser Vorrichtungen auch Sensoren auf, welche ausgebildet sind, physikalischer Größen in dem Gehäuse oder an dem Kolben zu Erfassen und/oder zu Messen.The prior art already discloses a plurality of cylindrical housing devices, a piston slidably received in the housing along a longitudinal axis of the housing and guided along the longitudinal axis, and a piston rod connected to the piston. In addition, some of these devices also include sensors that are configured to detect and / or measure physical quantities in the housing or on the piston.

Zu solchen Vorrichtungen gehören beispielsweise Gasdruckfedern, kurz auch als Gasfedern bezeichnet. Ebenso betrifft die Erfindung z. B. Führungssäulen, bzw. Gasfedern als Teile von Führungsgestellen oder anderen Führungsvorrichtungen.Such devices include, for example, gas springs, also referred to as gas springs. Likewise, the invention relates to z. As guide columns, or gas springs as parts of guide frames or other guide devices.

Sowohl Gasdruckfedern als auch Führungssäulen benötigen zur Erfüllung ihrer Hauptfunktion keine elektrische Energie. Sind jedoch an den Vorrichtungen Sensoren und/oder Aktoren zur Steuerung von Zusatz- oder Notfallfunktionen vorgesehen, müssen diese Sensoren oder Aktoren bei den im Stand der Technik bekannten Vorrichtungen meist von außen mit elektrischer Energie versorgt werden. Zur Steuerung von Aktoren sind zudem oft Steuerleitungen vorgesehen.Both gas springs and guide columns require no electrical energy to fulfill their main function. However, if sensors and / or actuators for controlling additional or emergency functions are provided on the devices, these sensors or actuators must generally be supplied with electrical energy from the outside in the devices known from the prior art. In addition, control lines are often provided to control actuators.

Aus bezüglich Ihrer Hauptfunktion energieautarken Vorrichtungen werden dadurch Vorrichtungen, welche von extern mit elektrischer Energie versorgt und zur Energieversorgung und Steuerung verdrahtet werden müssen. Dadurch sind bei der Montage solcher Vorrichtungen zusätzlicher Montageschritte und zusätzliches Material notwendig. Hinzukommt, dass solche Vorrichtungen durch den Energieverbrauch und zusätzlichen Verschleiß auch Zusatzkosten in Betrieb und Wartung verursachen.In terms of their main function self-sufficient devices are characterized by devices that must be externally supplied with electrical energy and wired for power and control. As a result, additional assembly steps and additional material are necessary in the assembly of such devices. In addition, such devices also cause additional costs in operation and maintenance due to energy consumption and additional wear.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu überwinden und eine Vorrichtung bereitzustellen, die trotz der Erfassung oder Messung zumindest einer physikalischen Größe energieautark ist.The invention is therefore based on the object to overcome the aforementioned disadvantages and to provide a device which is energy self-sufficient despite the detection or measurement of at least one physical size.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination gemäß Patentanspruch 1 gelöst.This object is achieved by the feature combination according to claim 1.

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung mit einem zylindrischen Gehäuse, einem Kolben und einer mit dem Kolben verbundenen Kolbenstange vorgeschlagen. Der Kolben ist in dem Gehäuse entlang einer Längsachse des Gehäuses verschiebbar aufgenommen und entlang der Längsachse geführt. Die Kolbenstange erstreckt sich sich entlang der Längsachse des Gehäuses aus dem Gehäuse. Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung ferner in und/oder an dem Gehäuse ein Überwachungsmodul auf, welches zumindest einen Sensor, ein Kommunikationsmodul zur drahtlosen Kommunikation und zumindest einen Energiewandler umfasst. Der zumindest eine Sensor ist ausgebildet, eine physikalische Größe in dem Gehäuse, an dem Kolben oder der Kolbenstange zu erfassen und/oder zu messen sowie an das Kommunikationsmodul zu übermitteln. Das Kommunikationsmodul ist ausgebildet, drahtlos mit einer nicht zu der Vorrichtung gehörenden Gegenstelle zu kommunizieren, also zu senden und zu empfangen bzw. Signale zu senden und zu emfpangen. Darüber hinaus ist der zumindest eine Energiewandler ausgebildet, Strahlungsenergie, kinetische Energie und/oder Wärmeenergie mittelbar oder unmittelbar in elektrische Energie umzuwandeln und zumindest den zumindest einen Sensor und das Kommunikationsmodul mit elektrischer Energie bzw. mit Strom zu versorgen.According to the invention, a device with a cylindrical housing, a piston and a piston rod connected to the piston is proposed. The piston is slidably received in the housing along a longitudinal axis of the housing and guided along the longitudinal axis. The piston rod extends out of the housing along the longitudinal axis of the housing. According to the invention, the device further comprises in and / or on the housing a monitoring module, which comprises at least one sensor, a communication module for wireless communication and at least one energy converter. The at least one sensor is configured to detect and / or measure a physical quantity in the housing, on the piston or the piston rod, and to transmit it to the communication module. The communication module is configured to communicate wirelessly with a remote station not belonging to the device, ie to send and receive or to send and receive signals. In addition, the at least one energy converter is designed to convert radiation energy, kinetic energy and / or heat energy directly or indirectly into electrical energy and to supply at least the at least one sensor and the communication module with electrical energy or with electricity.

Vorzugsweise wird der zumindest eine Sensor und das Kommunikationsmodul durch den Energiewandler vollständig mit elektrischer Energie bzw. Strom versorgt, so dass keine externe Strom- bzw. Energieversorgung notwendig ist.Preferably, the at least one sensor and the communication module are completely supplied with electrical energy or current by the energy converter, so that no external power or energy supply is necessary.

Durch die insbesondere vollständige Versorgung des zumindest einen Sensors und des Kommunikationsmoduls mit elektrischer Energie durch den Energiewandler ist die Vorrichtung energieautark. Hinzukommt, dass für die Steuerung oder für das Auslesen der durch den zumindest einen Sensor erfassten Werte keine Verkabelung bei der Montage der Vorrichtung notwendig ist, da das Überwachungsmodul durch das Kommunikationsmodul ausgebildet ist, drahtlos zu kommunizieren bzw. zu senden und zu empfangen.Due to the particular complete supply of at least one sensor and the communication module with electrical energy through the energy converter, the device is energy self-sufficient. In addition, for the control or for the read-out of the values detected by the at least one sensor, no cabling is necessary during assembly of the device, since the monitoring module is formed by the communication module to wirelessly communicate or to send and receive.

Die drahtlose Kommunikation kann beispielsweise über Funk und insbesondere durch W-LAN oder Bluetooth realisiert sein.The wireless communication can be realized, for example, by radio and in particular by W-LAN or Bluetooth.

Vorzugsweise ist der Energiewandler ausgebildet, in oder an der Vorrichtung vorhandene Energie in elektrische Energie umzuwandeln, wobei der Energiewandler (zumindest teilweise) auch als eine oder mehrere an der Außenseite des Gehäuses angeordnete Solarzellen ausgebildet sein kann, um die zur autarken Stromversorgung notwendige elektrische Energie mittels Photovoltaik zu erzeugen. Neben den Elementen zur Energiewandlung kann der Energiewandler auch weitere Bauteile und Schaltungselemente zur Nutzbarmachung der elektrischen Energie für die Stromversorgung, wie beispielsweise Um- bzw. Gleichrichter und Glättungskondensatoren, aufweisen.The energy converter is preferably designed to convert energy present in or on the device into electrical energy, wherein the energy converter can also be (at least partially) configured as one or more solar cells arranged on the outside of the housing in order to supply the necessary electrical energy for the self-sufficient power supply To produce photovoltaic. In addition to the elements for energy conversion, the energy converter can also other components and circuit elements for harnessing the electrical energy for the power supply, such as Converters and rectifiers and smoothing capacitors.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Gasdruckfeder ist, wobei das Gehäuse eine Druckkammer bestimmt, welche durch den Kolben in eine erste Arbeitskammer und eine zweite Arbeitskammer geteilt ist. Durch eine Verschiebung des Kolbens entlang der Längsachse des Gehäuses sind ein Volumen der ersten Arbeitskammer und ein Volumen der zweiten Arbeitskammer variabel. In der Druckkammer bzw. in der ersten und der zweiten Arbeitskammer ist vorzugsweise ein Fluid und weiter vorzugsweise ein Gas aufgenommen, welches zumindest abschnittweise, beispielsweise in einer der Arbeitskammern, unter Druck bzw. unter Gasdruck steht.An advantageous development provides that the device is a gas spring, wherein the housing determines a pressure chamber, which is divided by the piston into a first working chamber and a second working chamber. By a displacement of the piston along the longitudinal axis of the housing, a volume of the first working chamber and a volume of the second working chamber are variable. In the pressure chamber or in the first and the second working chamber is preferably a fluid and more preferably a gas received, which is at least in sections, for example in one of the working chambers, under pressure or under gas pressure.

Ist die Vorrichtung als Gasdruckfeder ausgebildet, sieht eine vorteilhafte Variante vor, dass wenigstens ein Sensor ausgebildet ist, einen in der Druckkammer oder einen in der ersten oder zweiten Arbeitskammer herrschenden Druck zu erfassen und/oder zu messen, wobei hierbei insbesondere der Fluiddruck bzw. der Druck des Fluides in der jeweiligen Kammer erfasst und/oder gemessen wird.If the device is designed as a gas pressure spring, an advantageous variant provides that at least one sensor is designed to detect and / or measure a pressure prevailing in the pressure chamber or in the first or second working chamber, in which case in particular the fluid pressure or the Pressure of the fluid is detected in the respective chamber and / or measured.

Bei einer als Gasdruckfeder ausgebildeten Vorrichtung sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsalternative darüber hinaus vor, dass der Kolben eine die erste mit der zweiten Arbeitskammer verbindende Öffnung aufweist, welche von einem in der Druckkammer aufgenommenem Fluid durchströmbar ist. Wenigstens ein Sensor ist ausgebildet, eine Strömungsgeschwindigkeit, einen Volumenstrom und/oder eine Strömungsrichtung des durch die Öffnung strömenden Fluides zu erfassen und/oder zu messen.In a device designed as a gas pressure spring, a further advantageous embodiment alternative also provides that the piston has an opening which connects the first and the second working chamber and which can be flowed through by a fluid accommodated in the pressure chamber. At least one sensor is designed to detect and / or measure a flow velocity, a volume flow and / or a flow direction of the fluid flowing through the opening.

Eine Ausführung, welche ebenfalls vorteilhaft ist, sieht vor, dass die als Gasdruckfeder ausgeführte und somit eine Druckkammer bestimmende Vorrichtung bzw. das Gehäuse der Vorrichtung einen Druckanschluss aufweist, welcher strömungstechnisch mit der ersten oder zweiten Arbeitskammer verbunden ist. An dem Druckanschluss liegt der in der jeweiligen Arbeitskammer, mit welcher der Druckanschluss unmittelbar strömungstechnisch verbunden ist, herrschende Druck an, so dass dieser an dem Druckanschluss oder über den Druckanschluss erfass- und/oder messbar ist. Hierbei ist vorgesehen, dass das Überwachungsmodul außerhalb des Gehäuses an dem Druckanschluss angeschlossen ist und der zumindest eine Sensor ausgebildet ist, über den Druckanschluss die physikalische Größe in der Druckkammer zu erfassen und/oder zu messen.An embodiment, which is also advantageous, provides that the device designed as a gas pressure spring and thus a pressure chamber determining device or the housing of the device has a pressure connection, which is fluidically connected to the first or second working chamber. The pressure prevailing in the respective working chamber, with which the pressure connection is directly fluidically connected, is present at the pressure connection, so that it can be detected and / or measured at the pressure connection or via the pressure connection. In this case, it is provided that the monitoring module is connected to the pressure connection outside the housing and the at least one sensor is designed to detect and / or measure the physical variable in the pressure chamber via the pressure connection.

Wird durch die Vorrichtung ein Druckraum bestimmt, sieht eine vorteilhafte Variante vor, dass wenigstens ein Energiewandler ausgebildet ist, vorzugsweise durch einen piezoelektrischen Effekt, aus einem in dem Druckraum herrschenden Druck oder einer Druckänderung in der ersten oder zweiten Arbeitskammer elektrische Energie zu erzeugen. Der Energiewandler kann hierzu beispielsweise als ein oder als eine Vielzahl von Piezoelementen ausgebildet sein, welche durch den piezoelektrischen Effekt eine Potentialdifferenz bzw. eine Spannung erzeugen, welche zu einem Stromimpuls führen, der als Impuls direkt oder durch eine geeignete Schaltung umfassend einen Kondensator in diesem gespeichert und geglättet weitergegeben werden kann.If a pressure chamber is determined by the device, an advantageous variant provides that at least one energy converter is formed, preferably by a piezoelectric effect, to generate electrical energy from a pressure prevailing in the pressure chamber or a pressure change in the first or second working chamber. For this purpose, the energy converter can be designed, for example, as one or as a multiplicity of piezoelements which generate a potential difference or a voltage by the piezoelectric effect, which lead to a current pulse which is stored as a pulse directly in this or by a suitable circuit comprising a capacitor and smoothed can be passed.

Beispielsweise kann an dem Kolben auch eine Öffnung mit einer die Öffnung verschließenden Membran vorgesehen sein, so dass die Arbeitskammern durch die Membran strömungstechnisch getrennt sind. Eine Seite der Membran ist zu der ersten Arbeitskammer und eine gegenüberliegende Seite der Membran ist zu der zweiten Arbeitskammer gerichtet. Auf der Membran oder integral mit der Membran sind ein oder mehrere Piezoelemente angeordnet, welche bei einer Dehnung bzw. Biegung der Membran hin zu der ersten oder zweiten Arbeitskammer eine Spannung erzeugen. Durch entsprechende Anordnung der Piezoelemente und vorbestimmte Eigenschaften, wie die Biegesteifigkeit der Membran, sind durch die Piezoelemente beispielsweise Drücke oder Druckdifferenzen in der ersten und zweiten Arbeitskammer bestimmbar. Auf diese Weise fungiert der Energiewandler gleichzeitig als Drucksensor, da man anhand des Ausmaßes der Energieerzeugung auf den Druck bzw. die Druckdifferenz schließen kann.For example, an opening with a membrane closing off the opening can also be provided on the piston, so that the working chambers are fluidically separated by the membrane. One side of the diaphragm is toward the first working chamber and an opposite side of the diaphragm is directed toward the second working chamber. One or more piezo elements are arranged on the membrane or integral with the membrane, which generate a voltage upon expansion or bending of the membrane towards the first or second working chamber. By appropriate arrangement of the piezoelectric elements and predetermined properties, such as the bending stiffness of the membrane, for example, pressures or pressure differences in the first and second working chamber can be determined by the piezo elements. In this way, the energy converter acts simultaneously as a pressure sensor, since one can conclude on the basis of the extent of energy production on the pressure or the pressure difference.

Weist der Kolben zumindest eine von einem Fluid durchströmbare Öffnung auf, sieht eine weitere vorteilhafte Ausführungsform vor, dass wenigstens ein Energiewandler ausgebildet ist, vorzugsweise durch eine Turbine und einen mit der Turbine wirkverbundenen Generator, elektrische Energie aus einem die Öffnung des Kolbens durchströmenden Fluid zu erzeugen.If the piston has at least one opening through which a fluid can flow, a further advantageous embodiment provides that at least one energy converter is formed, preferably by a turbine and a generator operatively connected to the turbine, to generate electrical energy from a fluid flowing through the opening of the piston ,

Wird zudem elektrische Energie bzw. Strom aus einem die Öffnung in dem Kolben durchströmenden Fluid erzeugt, ist ferner vorzugsweise vorgesehen, dass ein Abschnitt der Öffnung oder des Energiewandlers düsenförmig ausgebildet ist und der Energiewandler ausgebildet ist, elektrische Energie aus dem den düsenförmigen Abschnitt durchströmenden Fluid zu erzeugen. If, in addition, electrical energy or current is generated from a fluid flowing through the opening in the piston, it is further preferably provided that a section of the opening or the energy converter is nozzle-shaped and the energy converter is designed to supply electrical energy from the fluid flowing through the nozzle-shaped section produce.

Aufgrund äußerer Einflüsse, wie starke Sonneneinstrahlung und einer damit verbundenen Temperaturerhöhung in dem Druckraum, oder einer Überlastung der Gasdruckfeder kann es zu einem zu hohen Druck in dem Druckraum kommen. Eine vorteilhafte Variante sieht daher vor, dass das Überwachungsmodul ein elektrisch betätigbares Druckentlastungsventil zur Reduzierung des Drucks im Druckraum aufweist, welches durch ein Steuersignal von dem Kommunikationsmodul betätigbar ist. Das Steuersignal kann von extern an das Kommunikationsmodul übermittelt und an das Druckentlastungsventil weitergeben werden. Alternativ kann das Kommunikationsmodul auch ausgebildet sein, einen oder mehrere durch den zumindest einen Sensor erfasste und/oder gemessene Werte mit vorbestimmten Grenzwerten zu vergleichen und bei einer unzulässigen Überschreitung der Grenzwerte ein Steuersignal zu erzeugen, um das Druckentlastungsventil zu betätigen. Durch das Druckentlastungsventil kann zumindest ein Teil des in der Druckkammer unter Druck stehenden Fluides aus der Druckkammer in die Umgebung abgelassen bzw. geleitet werden, so dass sich der Druck des Fluides in der Druckkammer reduziert.Due to external influences, such as strong sunlight and an associated increase in temperature in the pressure chamber, or an overload of the gas spring, it can lead to an excessive pressure in the pressure chamber. An advantageous variant therefore provides that the monitoring module is an electrically operable Pressure relief valve for reducing the pressure in the pressure chamber, which is actuated by a control signal from the communication module. The control signal can be transmitted from the outside to the communication module and passed on to the pressure relief valve. Alternatively, the communication module can also be designed to compare one or more values detected and / or measured by the at least one sensor with predetermined limit values and to generate a control signal in the event of impermissible exceeding of the limit values in order to actuate the pressure relief valve. By means of the pressure relief valve, at least part of the fluid under pressure in the pressure chamber can be discharged from the pressure chamber into the environment, so that the pressure of the fluid in the pressure chamber is reduced.

Eine ebenfalls vorteilhafte Variante der Vorrichtung sieht vor, dass die Vorrichtung eine Führungssäule ist und die Kolbenstange vorzugsweise durch Lager an einer zu der Kolbenstange weisenden Innenseite des Gehäuses gelagert ist. Die Kolbenstange und der Kolben können hierbei integral miteinander ausgebildet sein und eine zylindrische Stange bilden, welche an der Innenwand des Gehäuses gelagert ist. Alternativ kann die Kolbenstange an dem Gehäuse gelagert und über den Kolben an der Innenwand geführt sein.A likewise advantageous variant of the device provides that the device is a guide column and the piston rod is preferably supported by bearings on an inner side of the housing facing the piston rod. The piston rod and the piston may in this case be formed integrally with each other and form a cylindrical rod which is mounted on the inner wall of the housing. Alternatively, the piston rod can be mounted on the housing and guided over the piston on the inner wall.

Unabhängig davon, ob die Vorrichtung als Gasdruckfeder oder Führungssäule ausgeführt ist, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform der Vorrichtung vor, dass wenigstens ein Sensor ausgebildet ist, eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder Bewegungsrichtung des Kolbens gegenüber dem Gehäuse zu erfassen und/oder zu messen.Regardless of whether the device is designed as a gas spring or guide column, an advantageous embodiment of the device provides that at least one sensor is designed to detect and / or measure a movement speed and / or direction of movement of the piston relative to the housing.

Vorteilhaft ist auch eine Variante, bei welcher vorgesehen ist, dass das Überwachungsmodul an oder in dem Kolben und/oder an oder in der Kolbenstange angeordnet und fixiert ist. Hierbei kann das Überwachungsmodul vorzugsweise vollständig und somit geschützt in dem Gehäuse aufgenommen sein. Darüber hinaus kann die Kolbenstange zumindest abschnittsweise hohl ausgebildet oder mit einem sich entlang der Längsachse erstreckenden Leitungskanal versehen sein, durch welchen beispielsweise Verbindungskabei des Energiewandlers und/oder des Sensors von dem Kolben oder von der Kolbenstange aus dem Gehäuse heraus zu einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Kommunikationsmodul geführt werden können. Alternativ ist in der hohlen Kolbenstange oder in dem Leitungskanal auch eine Antenne des Kommunikationsmoduls anordenbar.Also advantageous is a variant in which it is provided that the monitoring module is arranged and fixed on or in the piston and / or on or in the piston rod. In this case, the monitoring module may preferably be accommodated completely and thus protected in the housing. In addition, the piston rod may be at least partially hollow or provided with a extending along the longitudinal axis duct through which, for example Verbindungsungskabei the energy converter and / or the sensor of the piston or of the piston rod out of the housing to a communication module arranged outside the housing can be performed. Alternatively, an antenna of the communication module can be arranged in the hollow piston rod or in the duct.

Das Kommunikationsmodul weist zur drahtlosen Kommunikation zudem vorzugsweise eine Antenne auf, welche in oder an der Kolbenstange angeordnet ist oder von dieser an einem Endabschnitt ausgebildet wird und sich entlang der Längsrichtung der Kolbenstange bis vorzugsweise aus dem Gehäuse erstreckt. Eine Anordnung der Antenne an der Kolbenstange ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Überwachungsmodul oder zumindest der zumindest eine Sensor und/oder der zumindest eine Energiewandler in dem Gehäuse und insbesondere an dem Kolben angeordnet sind.In addition, the communication module preferably has, for wireless communication, an antenna which is arranged in or on the piston rod or is formed by this at an end portion and extends along the longitudinal direction of the piston rod, preferably out of the housing. An arrangement of the antenna on the piston rod is particularly advantageous if the monitoring module or at least the at least one sensor and / or the at least one energy converter are arranged in the housing and in particular on the piston.

Ein Sendeimpuls zur Übermittlung von Daten über das Kommunikationsmodul an die Gegenstelle kann von einer Relativposition der Kolbenstange gegenüber dem Gehäuse abhängig sein, so dass die Übermittlung beispielsweise mit einer maximal aus dem Gehäuse ragenden Kolbenstange erfolgt und die an der Kolbenstange angeordnete Antenne nicht oder nur minimal durch das Gehäuse abgeschirmt ist.A transmission pulse for the transmission of data via the communication module to the remote station can be dependent on a relative position of the piston rod relative to the housing, so that the transmission takes place, for example, with a maximum projecting from the housing piston rod and arranged on the piston rod antenna not or only minimally the housing is shielded.

Alternativ kann sich die Antenne auch an der Außenseite des Gehäuses entlang der Längsachse des Gehäuses erstrecken, was insbesondere bei einem an dem Gehäuse angeordneten Überwachungsmodul vorteilhaft ist.Alternatively, the antenna can also extend on the outside of the housing along the longitudinal axis of the housing, which is advantageous in particular in the case of a monitoring module arranged on the housing.

Eine weitere besonders vorteilhafte Variante der Vorrichtung sieht vor, dass wenigstens ein Energiewandler ausgebildet ist, vorzugsweise durch elektromagnetische Induktion und insbesondere durch einen Generator, aus einer Relativbewegung zwischen dem Kolben oder der Kolbenstange und dem Gehäuse elektrische Energie zu erzeugen. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass an dem Kolben oder an der Kolbenstange angeordnete Magnete durch die Relativbewegung zwischen Gehäuse und Kolben bzw. Kolbenstange in einer Spule bewegt werden, welche außen an dem Gehäuse, in einer Wandung des Gehäuses, in dem Gehäuse oder in Längsrichtung benachbart zu dem Gehäuse vorgesehen ist, so dass dadurch ein elektrischer Strom in der Spule induziert wird, welcher vorzugsweise durch eine geeignete Schaltung umfassend einen Kondensator geglättet zur Strom- bzw. Energieversorgung verwendbar ist.Another particularly advantageous variant of the device provides that at least one energy converter is formed, preferably by electromagnetic induction and in particular by a generator, to generate electrical energy from a relative movement between the piston or the piston rod and the housing. For this purpose, it can be provided, for example, that magnets arranged on the piston or on the piston rod are moved in a coil by the relative movement between the housing and the piston or piston rod, which is outside the housing, in a wall of the housing, in the housing or in the longitudinal direction is provided adjacent to the housing, thereby inducing an electric current in the coil, which is preferably usable by a suitable circuit comprising a capacitor smoothed to the power supply.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die Bewegung in Längsrichtung der Kolbenstange oder des Kolbens in eine Rotationsbewegung umgewandelt wird, welche durch einen Generator in elektrische Energie umgesetzt werden kann. Beispielsweise kann ein Generator hierzu ähnlich einem Fahrraddynamo mit der Kolbenstange wirkverbunden sein, wobei beide Bewegungsrichtungen der Kolbenstange, beispielsweise durch einen Umrichter oder eine andere geeignete elektrische Schaltung, nutzbar und die erzeugte elektrische Energie zur Stromversorgung des Überwachungsmoduls verwendbar ist.It can also be provided that the movement in the longitudinal direction of the piston rod or the piston is converted into a rotational movement, which can be converted by a generator into electrical energy. For example, a generator similar to a bicycle dynamo be operatively connected to the piston rod, wherein both directions of movement of the piston rod, for example by a converter or other suitable electrical circuit, usable and the generated electrical energy for powering the monitoring module is used.

Ebenfalls vorteilhaft ist eine Variante der Vorrichtung, bei welcher vorgesehen ist, dass ein jeweiliger Sensor integral mit einem Energiewandler ausgebildet ist bzw. der Energiewandler neben der Funktion der Energiewandlung auch die Funktion eines Sensors zur Bestimmung einer physikalischen Messgröße aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die physikalische Messgröße, diejenige physikalische Eigenschaft betrifft, die bei der Energiewandlung zur Energieerzeugung genutzt wird (z. B. wenn der Druck die treibende Kraft zur Energieerzeugung bereit stellt, der Druck auch die physikalische Messgröße ist, die sensorisch vom Energiewandler erfasst wird).Also advantageous is a variant of the device in which it is provided that a respective sensor is integrally formed with an energy converter or the energy converter in addition to the function of the energy conversion also has the function of a sensor for determining a physical measurement variable. It is particularly advantageous if the physical measured variable, that physical property which is used in the energy conversion for energy generation (for example, if the pressure provides the driving force for energy production, the pressure is also the physical parameter that is sensory of Energy converter is detected).

Nutzt der Energiewandler alternativ elektromagnetische Induktion, kann aus einer Änderung eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung des das jeweilige Feld induzierenden Teils und somit beispielsweise auf eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder eine Bewegungsrichtung des Kolbens und der Kolbenstange geschlossen werden. Diese Messgröße kann ferner zur Hubzahlmessung verwendet werden.Alternatively, if the energy converter uses electromagnetic induction, a movement speed and / or a direction of movement of the part inducing the respective field and thus, for example, a movement speed and / or a direction of movement of the piston and the piston rod can be deduced from a change in an electric and / or magnetic field. This measurand can also be used for stroke measurement.

Wird für die Erzeugung der für die Energie- bzw. Stromversorgung des Überwachungsmoduls bzw. der Teile des Überwachungsmoduls ein Generator verwendet, kann die Rotationsgeschwindigkeit und/oder Rotationsrichtung eines Rotors des Generators erfasst bzw. gemessen werden. Aus der Rotationsgeschwindigkeit kann die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens bzw. der Kolbenstange und/oder aus der Rotationsrichtung kann die Bewegungsrichtung des Kolbens bzw. der Kolbenstange bestimmt werden.If a generator is used for the generation of the energy or power supply of the monitoring module or the parts of the monitoring module, the rotational speed and / or rotational direction of a rotor of the generator can be detected or measured. From the rotational speed, the movement speed of the piston or the piston rod and / or from the direction of rotation, the direction of movement of the piston or the piston rod can be determined.

Bei der Verwendung von piezoelektrischen Elementen, können diese beispielsweise so ausgebildet sein, dass diese bei einem vorbestimmten Druck auslösen, so dass bei der Erzeugung eines Impulses durch das oder die piezoelektrischen Elemente ein vorbestimmter Druck vorliegt, welcher somit bekannt und erfassbar ist.For example, when using piezoelectric elements, they may be configured to trigger at a predetermined pressure such that when a pulse is generated by the piezoelectric element (s), there is a predetermined pressure which is thus known and detectable.

Eine vorteilhafte Variante sieht zudem vor, dass das Kommunikationsmodul ausgebildet ist, die von dem zumindest einem Sensor empfangene physikalische Größe oder einen aus einer Vielzahl von physikalischen Größen ermittelten Wert bei Empfang der physikalischen Größe drahtlos zu senden bzw. an die Gegenstelle zu übermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist das Kommunikationsmodul zudem ausgebildet, die physikalische Größe und/oder den Wert bei Überschreitung der physikalischen Größe und/oder den Wert über einen jeweiligen vorbestimmten und vorzugsweise einstellbaren Grenzwert drahtlos zu senden bzw. an die Gegenstelle zu übermitteln. Ferner ist das Kommunikationsmodul alternativ oder zusätzlich ausgebildet, die physikalische Größe und/oder den Wert zu speichern und in vorbestimmten zeitlichen Intervallen drahtlos zu senden bzw. an die Gegenstelle zu übermitteln. Das Kommunikationsmodul kann zudem zusätzlich oder alternativ ausgebildet sein, die physikalische Größe und/oder den Wert zu speichern und bei Empfang einer Anfrage von der Gegenstelle drahtlos zu senden bzw. an die Gegenstelle zu übermitteln. Der Wert kann hierbei ein einzelner gemessener oder ermittelter Wert, ein aus mehreren einzelnen Werten gebildeter Mittelwert oder ein verarbeiteter bzw. unmittelbar in dem Kommunikationsmodul durch die Verarbeitung einzelner Werte erfasster Wert sein, so dass beispielsweise auch eine Hubzählung oder ein Verlauf der Werte über Zeit oder Hübe möglich ist.An advantageous variant also provides for the communication module to be configured to transmit the physical quantity received by the at least one sensor or a value determined from a multiplicity of physical variables wirelessly upon receipt of the physical variable or to transmit it to the remote station. Alternatively or additionally, the communication module is also designed to transmit the physical quantity and / or the value when exceeding the physical size and / or the value over a respective predetermined and preferably adjustable limit wirelessly or to transmit to the remote station. Furthermore, the communication module is alternatively or additionally configured to store the physical quantity and / or the value and to transmit it wirelessly at predetermined time intervals or to transmit it to the remote station. The communication module can additionally or alternatively be designed to store the physical variable and / or the value and to transmit wirelessly upon receipt of a request from the remote station or to transmit it to the remote station. The value here may be a single measured or determined value, a mean value formed from a plurality of individual values, or a value processed or directly detected in the communication module by the processing of individual values, such that, for example, a stroke count or a progression of the values over time or Strokes is possible.

Insbesondere, wenn mehrere Sensoren vorgesehen sind, kann vorgesehen sein, das jeder Sensor eine drahtlose Sendevorrichtung aufweist, welche durch den zugleich als Energiewandler wirkenden Sensor mit elektrischer Energie versorgt wird. Das Kommunikationsmodul ist dann vorzugsweise außen an dem Gehäuse angeordnet und wird durch einen dafür vorgesehenen Energiewandler mit elektrischer Energie versorgt. Die Sendeleistungen der Sendevorrichtungen der Sensoren sind hierbei gering, jedoch ausgelegt, dass Kommunikationsmodul zu erreichen. Daraus ergibt sich, dass das Kommunikationsmodul die durch die Sensoren bzw. deren Sendevorrichtungen gesendeten Impulse empfängt und an die Gegenstelle weiterleitet oder verarbeitet. Beispielsweise können mehrere Piezoelemente an verschiedenen Positionen in der Vorrichtung vorgesehen sein, welche jeweils ausgebildet sind, bei einem jeweils vorbestimmten Druck auszulösen. Durch das Auslösen wird ein Stromimpuls erzeugt, welcher die Sendevorrichtung versorgt, so dass ein kurzer Funkimpuls an das Kommunikationsmodul übermittelt wird. Durch Empfang des Funkimpulses und der Zuordnung des jeweils vorbestimmten Drucks, welcher zur Auslösung des Piezoelements führt, kann durch das Kommunikationsmodul der Druck an dem Sensor ermittelt und die Information verarbeitet oder weitergegeben werden.In particular, if a plurality of sensors are provided, it can be provided that each sensor has a wireless transmitting device which is supplied with electrical energy by the sensor, which at the same time acts as an energy converter. The communication module is then preferably arranged on the outside of the housing and is supplied with electrical energy by a dedicated energy converter. The transmission powers of the transmission devices of the sensors are in this case low, but designed to reach the communication module. It follows that the communication module receives the pulses sent by the sensors or their transmission devices and forwards or processes them to the remote station. For example, a plurality of piezo elements may be provided at different positions in the device, which are each designed to trigger at a respectively predetermined pressure. By triggering a current pulse is generated, which supplies the transmitting device, so that a short radio pulse is transmitted to the communication module. By receiving the radio pulse and the assignment of the respective predetermined pressure, which leads to the triggering of the piezoelectric element, the pressure on the sensor can be determined by the communication module and the information processed or passed on.

Durch eine Alterung des Energiewandlers oder eine nicht vorgesehene Betriebscharakteristik der Vorrichtung, kann es passieren, dass durch den Energiewandler nicht ausreichend elektrische Energie zur Stromversorgung der weiteren Komponenten erzeugt werden kann. Ferner ist es auch möglich, dass zum Zeitpunkt einer geplanten oder angeforderten Übermittlung von Werten über das Kommunikationsmodul nicht ausreichend elektrische Energie zur Verfügung steht. Um solche Probleme auszuschließen, ist bei einer vorteilhaften Variante der Vorrichtung zudem vorgesehen, dass das Überwachungsmodul einen elektrischen Energiespeicher aufweist. Der zumindest eine Energiewandler versorgt den zumindest einen Sensor und das Kommunikationsmodul mittelbar über den Energiespeicher mit elektrischer Energie, so dass der Energiespeicher, welches beispielsweise als Akkumulator ausgeführt ist, von dem Energiewandler geladen und aus dem Energiespeicher der Sensor und das Kommunikationsmodul mit elektrischer Energie versorgt werden. Alternativ ist auch möglich, dass der elektrische Energiespeicher, beispielsweise als Batterie, ausgebildet ist, den zumindest einen Sensor und das Kommunikationsmodul alternativ zu dem Energiewandler mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei hierzu vorzugsweise eine Steuerung vorgesehen ist, so dass der Sensor und das Kommunikationsmodul durch den Energiespeicher versorgt werden, sobald eine ausreichende Energieversorgung durch den Energiewandler nicht möglich ist.Due to an aging of the energy converter or an unscheduled operating characteristic of the device, it may happen that sufficient energy can not be generated by the energy converter to supply power to the other components. Furthermore, it is also possible that at the time of a planned or requested transmission of values via the communication module, insufficient electrical energy is available. In order to rule out such problems, it is additionally provided in an advantageous variant of the device that the monitoring module has an electrical energy store. The at least one energy converter supplies the at least one sensor and the communication module indirectly via the energy store with electrical energy, so that the energy storage, which is designed, for example, as an accumulator, charged by the energy converter and supplied from the energy storage of the sensor and the communication module with electrical energy. Alternatively, it is also possible that the electrical energy store, for example as a battery, is designed to supply the at least one sensor and the communication module to the energy converter with electrical energy as an alternative, for which purpose preferably a controller is provided, so that the sensor and the communication module the energy storage are supplied as soon as a sufficient energy supply by the energy converter is not possible.

Mit einem solchen Energiespeicher kann auch eine Notlauflogik implementiert sein, so dass über das Kommunikationsmodul auch Werte auslesbar sind, wenn beispielsweise bei fehlender Relativbewegung, keine Energieerzeugung durch den zumindest einen Energiewandler möglich ist.With such an energy storage, emergency operation logic can also be implemented so that values can also be read out via the communication module if, for example, in the absence of relative movement, no energy generation by the at least one energy converter is possible.

Die Vorrichtung kann darüber hinaus auch mehrere Sensoren zur Ermittlung verschiedener bzw. mehrere physikalischer Größen sowie mehrere Energiewandler zur Stromversorgung aufweisen.In addition, the device can also have a plurality of sensors for determining various or several physical variables as well as a plurality of energy converters for the power supply.

Die Erzeugung der elektrischen Energie sowie die Messung bzw. Erfassung der physikalischen Größe(n) kann zudem von einem Betriebszustand der Vorrichtung oder einer Position des Kolbens gegenüber dem Gehäuse abhängig sein. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass das Überwachungsmodul in einer das Gehäuse einseitig verschließenden Bodenplatte angeordnet ist. Der Energiewandler kann hierbei ausgebildet sein, die Energie aus einem Druck zu erzeugen, welcher von dem Kolben auf eine zu der Druckkammer weisenden Fläche ausgeübt wird, so dass die Energieerzeugung und die Messung bzw. Erfassung der physikalischen Größe erfolgt, wenn der Kolben gegen die Fläche gepresst wird, welche einen Endanschlag des Kolbens in dem Gehäuse bestimmt.The generation of the electrical energy as well as the measurement or detection of the physical variable (s) may also be dependent on an operating state of the device or a position of the piston relative to the housing. For example, it can be provided that the monitoring module is arranged in a base plate which closes the housing on one side. The energy converter may be configured to generate the energy from a pressure exerted by the piston on a surface facing the pressure chamber such that power generation and physical quantity measurement occurs when the piston is against the surface is pressed, which determines an end stop of the piston in the housing.

Die vorstehend offenbarten Merkmale sind beliebig kombinierbar, soweit dies technisch möglich ist und diese nicht im Widerspruch zueinander stehen.The features disclosed above can be combined as desired, as far as this is technically possible and they do not contradict each other.

Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:

1 eine erste Gasdruckfeder;
2 eine zweite Gasdruckfeder;
3 eine dritte Gasdruckfeder;
4 eine Führungssäule.

Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or are shown in more detail below together with the description of the preferred embodiment of the invention with reference to FIGS. Show it:

1 a first gas spring;
2 a second gas spring;
3 a third gas spring;
4 a guide pillar.

Die Figuren sind beispielhaft schematisch. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche funktionale und/oder strukturelle Merkmale hin.The figures are exemplary schematic. Like reference numerals in the figures indicate like functional and / or structural features.

In 1 ist eine als Gasdruckfeder ausgeführte Vorrichtung 1 im Längsschnitt dargestellt. Der Kolben 12 ist entlang der Längsachse L in dem eine Druckkammer bildenden zylindrischen Gehäuse 11 aufgenommen, so dass die Druckkammer durch den Kolben 12 in eine erste Arbeitskammer 21 und eine zweite Arbeitskammer 22 ge- bzw. unterteilt ist. Die mit dem Kolben 12 verbundene Kolbenstange 13 erstreckt sich entlang der Längsachse L aus dem Gehäuse 11 heraus. Die Federeigenschaften und auch die Eigenschaften einer Dämpfung durch die Gasdruckfeder sind unter anderem durch die Anzahl und den Durchmesser von Öffnungen einstellbar, welche den Kolben 12 in Längsrichtung L durchlaufen und von denen beispielhaft eine Öffnung 23 dargestellt ist, wobei nur eine oder mehrere Öffnungen in dem Kolben 12 vorgesehen sein können.In 1 is a device designed as a gas spring 1 shown in longitudinal section. The piston 12 is along the longitudinal axis L in the cylindrical chamber forming a pressure chamber 11 received, so that the pressure chamber through the piston 12 in a first working chamber 21 and a second working chamber 22 is divided or divided. The with the piston 12 connected piston rod 13 extends along the longitudinal axis L out of the case 11 out. The spring properties and also the properties of a damping by the gas spring are adjustable inter alia by the number and diameter of openings which the piston 12 in the longitudinal direction L and exemplify an opening 23 is shown, with only one or more openings in the piston 12 can be provided.

Soll beispielsweise in der Druckkammer bzw. in der ersten oder zweiten Arbeitskammer 21, 22 ein Gasdruck, des darin aufgenommenen und unter Druck stehenden Gases bzw. Fluides, die Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Öffnung und/oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Kolbens 12 in dem Gehäuse 11 erfasst oder gemessen werden, ist es notwendig an und/oder in dem Gehäuse zumindest einen Sensor 15 vorzusehen. Sensoren müssen jedoch meist mit elektrischer Energieversorgt werden, so dass zur Stromversorgung des Sensors und zum Auslesen der von dem Sensor ermittelten Werte beim Einbau der Gasdruckfeder in ein die Gasdruckfeder aufweisendes System eine Verkabelung vorgesehen werden müsste, wodurch sich unter anderem der Montage- und Materialaufwand erhöht.For example, in the pressure chamber or in the first or second working chamber 21 . 22 a gas pressure, the gas or fluid received therein, and the flow rate of the gas through the opening and / or the speed of movement of the piston 12 in the case 11 detected or measured, it is necessary to and / or in the housing at least one sensor 15 provided. However, sensors usually have to be supplied with electrical energy, so that wiring for the power supply of the sensor and for reading out the values determined by the sensor when installing the gas spring in a gas pressure spring exhibiting system, which increases, among other things, the assembly and material costs ,

Die Gasdruckfeder, wie sie in 1 dargestellt ist, weist daher ein energieautarkes Überwachungsmodul 14 auf, welches zumindest einen Sensor 15, ein Kommunikationsmodul 16 und einen Energiewandler 17 umfasst und durch welches die Gasdruckfeder energieautark ausgebildet ist und keine externe Verkabelung benötigt.The gas spring, as in 1 is shown, therefore, has an energy self-sufficient monitoring module 14 on which at least one sensor 15 , a communication module 16 and an energy converter 17 and by which the gas spring is designed to be energy self-sufficient and requires no external wiring.

Bei der Bewegung des Kolbens 12 in der Druckkammer bzw. entlang der Längsachse L strömt Fluid durch die Öffnung 23. Die Strömungsenergie des Fluides wird mittels des Energiewandlers 17 in elektrische Energie umgewandelt. Hierzu umfasst der Energiewandler 17 in 1 eine Turbine, welche von dem die Öffnung 23 durchströmenden Fluid angetrieben wird, wobei durch die Turbine ein Strom erzeugender Generator angetrieben wird. Der Energiewandler 17 kann zudem auch Glättungskondensatoren sowie Um- bzw. Gleichrichter aufweisen. Durch den Energiewandler 17 wird sowohl der Sensor 15 als auch das Kommunikationsmodul 16 mit elektrischer Energie versorgt, wobei das Überwachungsmodul 14 auch einen nicht dargestellten elektrischen Energiespeicher aufweisen kann, der durch den Energiewandler 17 geladen werden kann.At the movement of the piston 12 in the pressure chamber or along the longitudinal axis L Fluid flows through the opening 23 , The flow energy of the fluid is by means of the energy converter 17 converted into electrical energy. This includes the energy converter 17 in 1 a turbine, which from that the opening 23 flowing fluid is driven, wherein a current-generating generator is driven by the turbine. The energy converter 17 may also have smoothing capacitors and rectifier or rectifier. By the energy converter 17 will both the sensor 15 as well as the communication module 16 supplied with electrical energy, the monitoring module 14 may also have an electrical energy storage, not shown, by the energy converter 17 can be loaded.

Abhängig von einer vorbestimmten oder einstellbaren Funktionsweise, kann der Sensor 15 beispielsweise in regelmäßigen zeitlichen Abständen einen Druckwert messen und an das Kommunikationsmodul 16 übermitteln, welches den Druckwert dann drahtlos an eine nicht zu der Vorrichtung 1 gehörende Gegenstelle sendet.Depending on a predetermined or adjustable mode of operation, the sensor can 15 for example, measure a pressure value at regular intervals and to the communication module 16 transmit, which then the pressure value wirelessly to a not to the device 1 the corresponding remote station sends.

2 offenbart beispielhaft eine Vorrichtung 1, bei welcher eine Vielzahl von Energiewandlern 171, 172, 173, 174 und 175, welche jeweils einem Energiewandler 17 entsprechen, jedoch auf teils unterschiedlichen Funktionsprinzipien beruhen. Zur ausreichenden Stromversorgung kann eine Vorrichtung 1 jedoch mehrere Energiewandler 17 und auch Energiewandler 17 verschiedenen Typs aufweisen, wobei in 2 der Sensor 15 und das Kommunikationsmodul 16 zur besseren Übersicht nicht dargestellt sind. 2 discloses by way of example a device 1 in which a plurality of energy converters 171 . 172 . 173 . 174 and 175 , each one an energy converter 17 but based on partly different operating principles. For adequate power, a device 1 however, several energy converters 17 and also energy converters 17 of various types, wherein in 2 the sensor 15 and the communication module 16 are not shown for clarity.

An dem Kolben 12 ist der Energiewandler 171 angeordnet, welcher dem Energiewandler 17 aus 1 entspricht und elektrische Energie aus der Fluidströmung durch die Öffnung 23 erzeugt.On the piston 12 is the energy converter 171 arranged, which the energy converter 17 out 1 corresponds and electrical energy from the fluid flow through the opening 23 generated.

Der Energiewandler 172 weist eine an der Außenseite des Gehäuses 11 angeordnete Spule sowie einen an der Kolbenstange 13 angeordneten und symbolisch dargestellten Permanentmagneten auf, so dass durch den sich mit der Kolbenstange 13 in der Spule bewegenden Permanentmagneten ein Strom in der Spule induziert wird, welcher für die Stromversorgung eines Sensors 15 und des Kommunikationsmoduls 16 nutzbar ist.The energy converter 172 has one on the outside of the housing 11 arranged coil and one on the piston rod 13 arranged and symbolically shown permanent magnets, so that by the with the piston rod 13 In the coil moving permanent magnets, a current is induced in the coil, which for the power supply of a sensor 15 and the communication module 16 is usable.

In 2 ist der Energiewandler 173 außerhalb des Gehäuses 11 dargestellt, wobei dieser auch teilweise von dem Gehäuse 11 aufgenommen oder von diesem umschlossen sein kann. Der Energiewandler 173 ist ähnlich einem Fahrraddynamo aufgebaut, so dass die translatorische Bewegung der Kolbenstange 13 entlang der Längsrichtung L durch einen an der Kolbenstange 13 anliegenden, runden und um eine Achse rotierbaren Abnehmer in eine einen Generator antreibende rotatorische Bewegung umgewandelt wird.In 2 is the energy converter 173 outside the case 11 shown, this also partially from the housing 11 can be included or enclosed by this. The energy converter 173 is constructed similar to a bicycle dynamo, so that the translational movement of the piston rod 13 along the longitudinal direction L through one on the piston rod 13 adjacent, round and rotatable about an axis customer is converted into a generator driving a rotary motion.

Darüber hinaus sind beispielhaft zwei Energiewandler 174, 175 an der Außenseite des Gehäuses 11 angeordnet, welche mit jeweils einer der Arbeitskammern 21, 22 über einen Druckanschluss 24 in Verbindung stehen, so dass beispielsweise Piezoelemente der Energiewander 174, 175 durch den Druck bzw. durch die Drücke in den Arbeitskammern 21, 22 betätigbar und dadurch elektrische Energie erzeugbar ist.In addition, two energy converters are exemplary 174 . 175 on the outside of the case 11 arranged, which each with one of the working chambers 21 . 22 via a pressure connection 24 be connected, so that, for example, piezoelectric elements of the energy vane 174 . 175 by the pressure or by the pressures in the working chambers 21 . 22 actuated and thereby electrical energy can be generated.

Das Überwachungsmodul 14 kann ferner ein Druckentlastungsventil 18 aufweisen, um die Druckkammer der Gasdruckfeder beispielsweise bei einer Überlast entlüften und den Druck dadurch reduzieren zu können. In 2 ist das Druckentlastungsventil 18 strömungstechnisch mit der zweiten Arbeitskammer 22 verbunden, wobei ein Druckentlastungsventil 18 auch zusätzlich mit der ersten Arbeitskammer 21 verbunden sein kann oder mehrere Druckentlastungsventile 18 vorgesehen sein können. Das Druckentlastungsventil 18 ist vorzugsweise direkt durch das Kommunikationsmodul 16 oder mittelbar über das Kommunikationsmodul 16 steuerbar.The monitoring module 14 may further include a pressure relief valve 18 have to vent the pressure chamber of the gas spring, for example, in an overload and thereby reduce the pressure can. In 2 is the pressure relief valve 18 fluidically with the second working chamber 22 connected, with a pressure relief valve 18 also in addition to the first working chamber 21 may be connected or more pressure relief valves 18 can be provided. The pressure relief valve 18 is preferably directly through the communication module 16 or indirectly via the communication module 16 controllable.

In 3 ist eine Seitenansicht der Gasdruckfeder mit einem außen an dem Gehäuse 11 der Gasdruckfeder angeordneten Überwachungsmodul 14 zum Messen, zum Empfangen und zum Übermitteln einer physikalischen Größe der Gasdruckfeder 2 gezeigt. Das Überwachungsmodul 14 umfasst zumindest einen Sensor 15, ein Kommunikationsmodul 16, einen Energiewandler 17 und ein Druckentlastungsventil 18. Dabei ist das Druckentlastungsventil 18 mittels Fernauslösung durch den Sensor 15, durch den Sensor 15 über das Kommunikationsmodul 16 oder von Extern über das Kommunikationsmodul 16 von einem Betriebszustand in einen Sicherheitszustand zum Evakuieren der Gasdruckfeder schaltbar. Des Weiteren ist das Überwachungsmodul 14 mit einer bestimmungsgemäß lösbaren Anschlussvorrichtung zum Anschließen an eine Kupplung der Gasdruckfeder ausgebildet.In 3 is a side view of the gas spring with an outside of the housing 11 the gas spring arranged monitoring module 14 for measuring, receiving and transmitting a physical quantity of the gas spring 2 shown. The monitoring module 14 includes at least one sensor 15 , a communication module 16 , an energy converter 17 and a pressure relief valve 18 , Here is the pressure relief valve 18 by remote triggering by the sensor 15 , through the sensor 15 via the communication module 16 or externally via the communication module 16 switchable from an operating state to a safety state for evacuating the gas spring. Furthermore, the monitoring module 14 formed with an intended detachable connection device for connection to a coupling of the gas spring.

Der Sensor 15 ist zur Überwachung eines Drucks in der Gasdruckfeder ausgebildet und bestimmt neben den Daten für den Druck optional eine oder alle der weiteren Größen, wobei hierfür auch mehrere Sensoren 15 und/oder Datenspeicher vorgesehen sein können: die Temperatur, die Teilenummer, die Teile-ID, die Sensor-ID, Zykluszeiten, den Status des Energiewandlers 17 und/oder eines optional vorhandenen Energiespeichers und die Sendeleistung des Kommunikationsmoduls 16. Das Kommunikationsmodul 16 übermittelt diese drahtlos an die Gegenstelle bzw. ein Gateway oder einen Datenhalter.The sensor 15 is designed to monitor a pressure in the gas spring and determines next to the data for the pressure optionally one or all of the other sizes, for which also several sensors 15 and / or data memory can be provided: the temperature, the part number, the part ID, the sensor ID, cycle times, the status of the energy converter 17 and / or an optionally existing energy storage and the transmission power of the communication module 16 , The communication module 16 transmits this wirelessly to the remote station or a gateway or a data holder.

Entsprechend den Betriebsbedingungen des Überwachungsmoduls 14 ist der mechanische Aufbau des Sensors 15 bzw. des gesamten Überwachungsmoduls 14 schock- und vibrationsresistent ausgebildet. Beispielsweise weist das Überwachungsmodul 14 und/oder einzelne Komponenten des Überwachungsmoduls 14 ein Gehäuse aus Kunststoff und eine Grundplatte aus Aluminium auf.According to the operating conditions of the monitoring module 14 is the mechanical structure of the sensor 15 or the entire monitoring module 14 designed shock and vibration resistant. For example, the monitoring module 14 and / or individual components of the monitoring module 14 a plastic housing and an aluminum base plate.

Ferner ist das Druckentlastungsventil des Überwachungsmoduls 14 vorzugsweise in den Verbindungsabschnitt zwischen der Anschlussvorrichtung und dem Hauptkörper des Überwachungsmoduls 14 integriert.Further, the pressure relief valve of the monitoring module 14 preferably in the connecting portion between the connecting device and the main body of the monitoring module 14 integrated.

4 zeigt eine als Führungssäule ausgebildete Vorrichtung 1, bei welcher der Kolben 12 und die Kolbenstange 13 miteinander integral als ein zylindrischer Körper mit einem über die Längserstreckung entlang der Längsachse L homogenem Durchmesser ausgeführt sind. Beispielhaft sind zwei Energiewandler 172, 173 dargestellt, für welche die Beschreibung zu 2 analog gilt. An der Führungssäule kann/können zudem auch nur ein oder mehr Energiewandler 17 vorgesehen sein, wobei das Gehäuse 11 keine Druckkammer bestimmt und daher keine elektrische Energie aus einem in dem Gehäuse 11 herrschenden Druck oder einem Fluid erzeugt werden kann. Zur Lagerung des zylindrischen Körpers bzw. des Kolbens 12 und der Kolbenstange 13 an dem Gehäuse 11 sind Lager 31 vorgesehen, wodurch der zylindrische Körper entlang der Längsachse L relativ zu dem Gehäuse 11 geführt bewegbar ist, so dass eine elektrische Energie zur Stromversorgung eines nicht dargestellten Sensors 15 und eines nicht dargestellten Kommunikationsmoduls 16 vorzugsweise aus der Relativbewegung des zylindrischen Körpers bzw. des Kolbens 12 und der Kolbenstange 13 zu dem Gehäuse 11 erzeugt wird. 4 shows a trained as a guide column device 1 in which the piston 12 and the piston rod 13 integral with each other as a cylindrical body with one over the longitudinal extent along the longitudinal axis L are made of a homogeneous diameter. Exemplary are two energy converters 172 . 173 represented, for which the description too 2 analog applies. In addition, only one or more energy converters can / can on the guide column 17 be provided, the housing 11 no pressure chamber determines and therefore no electrical energy from one in the housing 11 prevailing pressure or a fluid can be generated. For storage of the cylindrical body or the piston 12 and the piston rod 13 on the housing 11 are bearings 31 provided, whereby the cylindrical body along the longitudinal axis L relative to the housing 11 is guided, so that an electrical energy for powering a sensor, not shown 15 and a communication module, not shown 16 preferably from the relative movement of the cylindrical body or of the piston 12 and the piston rod 13 to the housing 11 is produced.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not limited in its execution to the above-mentioned preferred embodiments. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.

Claims

Device (1) with a cylindrical housing (11), a piston (12) which is slidably received in the housing (11) along a longitudinal axis (L) of the housing (11) and guided along the longitudinal axis (L), and a piston rod (13) which is connected to the piston (12) and which extends out of the housing (11) along the longitudinal axis (L) of the housing (11), characterized in that the device (1) in and / or on the housing ( 11) comprises a monitoring module (14) which comprises at least one sensor (15), a communication module (16) for wireless communication and at least one energy converter (17), wherein the at least one sensor (15) is designed to have a physical size in the Housing (11) on which the piston (12) or the piston rod (13) to detect and / or measure and to communicate to the communication module (16), the communication module (16) is formed, wirelessly with a not belonging to the device Remote to communicate and at least one energy converter (17) is designed to convert radiation energy, kinetic energy and / or heat energy directly or indirectly into electrical energy and to supply at least the at least one sensor (15) and the communication module (16) with electrical energy.

Device after Claim 1 wherein the device (1) is a gas spring and wherein the housing defines a pressure chamber divided by the piston (12) into a first working chamber (21) and a second working chamber (22).

Device after Claim 2 wherein at least one sensor (15) is designed to detect and / or measure a pressure prevailing in the pressure chamber or the first or second working chamber (21, 22).

Device according to one of the preceding Claims 2 or 3 in which the piston (12) has an opening (23) which connects the first working chamber (21) to the second working chamber (22) and through which a fluid accommodated in the pressure chamber can flow, and at least one sensor (15) is formed Flow rate, a flow rate and / or a flow direction of the fluid flowing through the opening (23) to detect and / or measure.

Device according to one of the preceding Claims 2 to 4 wherein the housing (11) comprises a pressure port (24) fluidly connected to the first working chamber (21) or second working chamber (22), the monitoring module (14) being external to the housing (11) at the pressure port (21). is connected and the at least one sensor (15) is designed to detect and / or measure the physical size in the pressure chamber via the pressure port (24).

Device according to one of the preceding Claims 2 to 5 , where at least one Energy converter (17) is formed, preferably by a piezoelectric effect, from a pressure prevailing in the pressure chamber or a pressure change in the first or second working chamber (21, 22) to generate electrical energy.

Device according to one of the preceding Claims 4 to 6 in that at least one energy converter (17) is formed, preferably by a turbine and a generator operatively connected to the turbine, to generate electrical energy from a fluid flowing through the opening (23) of the piston.

Device according to the preceding claim, wherein a portion of the opening (23) or the energy converter (17) is nozzle-shaped and the energy converter (17) is adapted to generate electrical energy from the fluid flowing through the nozzle-shaped portion.

Device according to one of the preceding Claims 2 to 8th wherein the monitoring module (14) comprises an electrically operable pressure relief valve (18) for reducing the pressure in the pressure chamber, which is actuated by a control signal from the communication module (16).

Device after Claim 1 wherein the device (1) is a guide column and the piston rod (13) is preferably supported by bearings (31) on an inner side of the housing (11) facing the piston rod (13).

Device according to one of the preceding claims, wherein at least one sensor (15) is designed to detect and / or measure a movement speed and / or movement direction of the piston (12) relative to the housing (11).

Device according to one of the preceding claims, wherein the monitoring module (14) is arranged and fixed on or in the piston (12) and / or on or in the piston rod (13).

Device according to the preceding claim, wherein the communication module (16) for wireless communication comprises an antenna which is arranged in or on the piston rod (13) and extends along the longitudinal direction (L) of the piston rod (13) to preferably out of the housing (11 ).

Device according to one of the preceding claims, wherein at least one energy converter (17) is formed, preferably by electromagnetic induction, to generate electrical energy from a relative movement between the piston (12) or the piston rod (13) and the housing (11).

Device according to one of the preceding claims, wherein a respective sensor (15) integral with an energy converter (17) is formed.

Device according to one of the preceding claims, wherein the communication module (16) is formed to wirelessly transmit the physical quantity received by the at least one sensor (15) or a value determined from a plurality of physical quantities upon receipt of the physical quantity, wirelessly transmit the physical quantity and / or the physical amount value and / or the value over a respective predetermined threshold, store the physical quantity and / or the value and wirelessly transmit at predetermined time intervals and / or store the physical size and / or value and transmit wirelessly upon receipt of a request from the remote site.

Device according to one of the preceding claims, wherein the monitoring module (14) has an electrical energy store (19) and the at least one energy converter (17) supplies the at least one sensor (15) and the communication module (16) indirectly with electrical energy via the energy store or the electrical energy store is designed to supply the at least one sensor (15) and the communication module (16) with electrical energy as an alternative to the energy converter (17).