DE10307569A1 - Apparatus for determining the stroke of a piston in a cylinder such as in hydraulic or pneumatic systems such as vibration damping units having a tubular measurement generator around the piston rod - Google Patents

Apparatus for determining the stroke of a piston in a cylinder such as in hydraulic or pneumatic systems such as vibration damping units having a tubular measurement generator around the piston rod Download PDF

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Abstract

The apparatus determines the stroke of a piston in a cylinder (1) where the piston is mounted on a piston rod (2) and is axially movable in the cylinder (1). The cylinder is filled with a damping medium. A sensor (10) is arranged on the piston rod entry end of the cylinder. A measurement generator (9) covered in a non-magnetic material is attached along at least part of the length of a cladding of the piston rod. The measurement generator is tubular and is pushed over the piston rod, connected to the piston rod and sealed relative to it.

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.The invention relates to a device for determining the path of a piston in a cylinder, the piston having a Piston rod is axially displaceable, according to the preamble of claim 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.Devices of this type are known in a wide variety of types, in particular for use with hydraulic vibration dampers. From the DE 41 26 586 A1 it is known to use magnets for a device for path determination, the variable magnetic field of which is measured by sensors.

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.Furthermore, it is after the DE 34 42 408 Known to work with a Hall sensor that measures a differing distance from the piston rod surface to the sensor in order to derive the path determination. In order to ensure the sealing of the piston rod surface from the piston rod inlet opening, it is provided to apply a layer of non-magnetic material to the piston rod surface.

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.If so for the various devices for Path determination of magnetizable materials or magnets directly on the piston rod to be applied, it is necessary to use this with a wear-resistant To coat layer of non-magnetizable material. This results in as a disadvantage, a high manufacturing effort, because the highly wear-resistant piston rod surface must be subjected to high-precision processing. Furthermore Manufacturing defects in the magnetizable material can be disadvantageous only after the final Check completion of the entire piston rod. such Mistakes can can only be eliminated by reconditioning the piston rod.

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.The invention has for its object a simple design of a device for determining the path of a piston to be found in a cylinder, the piston rod being provided with a sensor which is in turn due to its wear a highly wear-resistant non-magnetizable material is covered.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 2 bis 12 beschrieben.This object is achieved with the Features of claim 1 solved. Advantageous training and further training are in claims 2 to 12 described.

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.The device for path determination according to the invention has the advantage that it is easy on the piston rod can be applied. About that can also be advantageous standard hydraulic, pneumatic or hydropneumatic units, usually are equipped without a device for determining the route, in a simple manner be retrofitted with such devices. To do this, the Main components of these units cannot be changed.

Für den Fachmann selbstverständlich, können in bekannter Weise die durch die Vorrichtung ermittelten Wegdaten, beispielsweise über elektronische Mittel, in Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsdaten umgerechnet werden.For the specialist, of course, can the path data determined by the device in a known manner, for example about electronic means, in speed or acceleration data can be converted.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below. Show it

1 einen Längsschnitt durch einen hydraulischen Stoßdämpfer, 1 a longitudinal section through a hydraulic shock absorber,

2 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit A in 1, 2 an enlarged view of the detail A in 1 .

3 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit B in 1 und 3 an enlarged view of the detail B in 1 and

4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit C in 1. 4 an enlarged view of the detail 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. 1 shows a section through a hydraulic vibration damper, as used for the damping of the chassis in motor vehicles. This vibration damper has a cylinder 1 on. It has broken off at the bottom, but is known to be closed at the bottom. The cylinder 1 is filled with a hydraulic damping fluid. A piston rod 2 dips oscillating in the cylinder 1 on. At the end of the piston rod 2 is a working piston 3 attached, the interior filled with the hydraulic fluid in two work rooms 4 . 5 divides. Durchströmventile 6 . 7 , in 1 only shown schematically, determine the flow of hydraulic fluid from a work area 4 to the other work space 5 or vice versa when immersing or exiting the piston rod 2 in the cylinder 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.The top of the cylinder 1 is with a guide and sealing unit 8th Mistake. This guide and seal unit 8th has the job of the cylinder 1 hydraulically lock the piston rod 2 horizontally and with seals to seal the piston rod 2 opposite the cylinder 1 make.

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.In the embodiment is on the piston rod 2 a tubular encoder 9 postponed. This encoder 9 serves as an encoder to generate the magnetic information from one to the top of the cylinder 1 screwed on sensor 10 be measured. The sensor 10 can also contrary to the embodiment on the cylinder 1 be plugged on. To do this, it must be provided with sufficient clamping fixation.

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.The structure of the encoder 9 is based on the in the 2 to 4 shown enlarged views explained in more detail. The encoder 9 has an outer tube 11 on that at its top end with a screw sleeve 12 and at its lower end with a cylinder sleeve 13 is trained. The outer tube 11 is made of a non-magnetizable material with high wear resistance and good sliding properties, such as chrome, bronze or fiber-reinforced plastic. The connection of the outer tube 11 to the screw sleeve 12 or cylinder sleeve 13 done by gluing, soldering or welding. However, it is also conceivable that the connection is only non-positive.

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.Inside the outer tube 11 between screw socket 12 and cylinder sleeve 13 is a magnetizable material 14 appropriate. This magnetizable material 14 is also tubular in the embodiment and extends from the underside of the screw sleeve 12 to the top of the cylinder sleeve 13 , The magnetizable material 14 is magnetized at close intervals with different polarization. In 3 this is systematically represented with the letters N and S. Suitable measures must be taken to ensure that there is a possible gap between the encoder 9 and piston rod 2 is sealed so that no hydraulic fluid can escape through this gap.

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.In the exemplary embodiment, the cylinder sleeve has 13 a collar protruding outwards at the lower end 15 on. This collar 15 serves to accommodate a train stop, not shown.

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.The sensor 10 is in a sensor housing 16 that with a lid 17 is closed, attached. The sensor housing 16 comes with a screw sleeve protruding downwards 18 on the cylinder with an external thread here 1 screwed.

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.Instead of the multi-part design of the encoder described above 9 this can also at least with regard to the outer tube 11 and the inner magnetizable material 14 be formed in one piece. For this purpose, a material combination would have to be provided in which magnetizable material is embedded in non-magnetizable material with high wear resistance or with good sliding properties. For example, soft iron in bronze could be melted or sintered in. However, it is also possible for soft iron particles to be cast in fiber-reinforced plastic. In the same way, the fibers of the fiber-reinforced plastic could be made of soft iron.

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.Contrary to the description of the exemplary embodiment, it is also possible to use the sensor 9 not detachable with the piston rod 2 connect to. The encoder could be an example 9 with the piston rod 2 can be connected by gluing or shrinking.

11
Zylindercylinder
22
Kolbenstangepiston rod
33
Arbeitskolbenworking piston
44
Arbeitsraumworking space
55
Arbeitsraumworking space
66
DurchströmventilDurchströmventil
77
DurchströmventilDurchströmventil
88th
Führungs- und Dichtungseinheitmanagerial and sealing unit
99
MessgeberTransducers
1010
Sensorsensor
1111
Außenrohrouter tube
1212
SchraubmufteSchraubmufte
1313
Zylindermuffecylinder sleeve
1414
magnetisierbares Materialmagnetizable material
1515
Kragencollar
1616
Sensorgehäusesensor housing
1717
Deckelcover
1818
SchraubmufteSchraubmufte
NN
Magnetisierungmagnetization
SS
Magnetisierungmagnetization

Claims (12)

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.Device for determining the path of a piston in a cylinder ( 1 ), in particular for hydraulic, pneumatic or hydropneumatic units, such as vibration dampers, gas springs and hydropneumatic suspensions, the piston being connected via a piston rod ( 2 ) in a cylinder filled with at least one damping agent ( 1 ) axially displaceable and at the piston rod entry end of the cylinder ( 1 ) a sensor ( 10 ) is arranged and wherein at least over a partial length on the jacket of the piston rod ( 2 ) a sensor covered by a non-magnetic material ( 9 ) is attached, characterized in that the sensor ( 9 ) tubular, over the piston rod ( 2 ) pushed, connected to it and sealed against it. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) mit der Kolbenstange (2) verklebt oder auf diese aufgeschrumpft ist.Device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 9 ) with the piston rod ( 2 ) is glued or shrunk onto it. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) mit der Kolbenstange (2) lösbar verbunden ist.Device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 9 ) with the piston rod ( 2 ) is releasably connected. 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.Device according to claim 3, characterized in that the outer end of the sensor ( 9 ) by means of an internal thread on a on the piston rod ( 2 ) arranged external thread is screwed on. 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.Device according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the sensor ( 9 ) made of magnetizable material exists and the sensor ( 10 ) over the length of the encoder ( 9 ) variable magnetic field measures. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) in Schritten nacheinander mehrfach mit unterschiedlicher Polarität magnetisiert ist.Apparatus according to claim 5, characterized in that the sensor ( 9 ) is magnetized several times in steps with different polarity. 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.Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the non-magnetizable material the measuring sensor ( 9 ) surrounds tubular with constant wall thickness. 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.Device according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the measuring sensor ( 9 ) consists of non-magnetizable material, in which magnetizable material is embedded. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmagnetisierbare Material eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.Device according to one or more of claims 1 to 8, characterized in that the non-magnetizable material high wear resistance having. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtmagnetisierbare Material Stahl, Chrom, Bronze oder faserverstärkter Kunststoff ist.Device according to claim 9, characterized in that the non-magnetizable material is steel, chrome, bronze or fiber reinforced Is plastic. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Messgeber (9) aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist.Device according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the sensor ( 9 ) is composed of several parts. 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.Device according to claim 11, characterized in that the sensor ( 9 ) has a protective tube made of non-magnetizable material with a fastening flange and / or a cable stop adapter located in the cylinder, within which the magnetizable material is arranged in a tubular manner.
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