DE19537877A1

DE19537877A1 - Elektrisches Kontaktieren und Dichten eines Ölfilms beim beweglichen und statischen Elektromagnetwellenkolbenpositionsabfühlen in einem Hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE19537877A1
Application number: DE19537877A
Authority: DE
Inventors: Wayne W Lark
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1996-04-18
Also published as: US5560278A; JPH08121414A

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf das Abfühlen der Position einer Kolben- und Stangenkombination in einem Hydraulik zylinder unter Verwendung von elektromagnetischen Wellen im hydraulischen Strömungsmittel im Zylinder und insbesondere auf das elektrische Kontaktieren und die Verhinderung von Leckage der elektromagnetischen Wellen an den Schnittstellen zwischen beweglichen Teilen.

Technischer Hintergrund

Hydraulikzylinder- und -kolbenkombination werden vermehrt in Gebieten verwendet, die das Bewegen und Positionieren von Material und Objekten einschließen. Mit der Weiterentwicklung von Anwendungen von Hydraulikzylinder und -kolbenkombinationen ergeben sich strengere Betriebskriterien und eine Notwendigkeit hat sich entwickelt, präzis, verläßlich und kontinuierlich die Position des Kolbens und seiner damit in Beziehung stehenden Versetzungsparametern Geschwindigkeit und Beschleunigung abzufühlen.

Ein vielversprechender, sich in der Technik entwickelnder Ansatz setzt die Verwendung von elektromagnetischen Wellen im Hydraulikströmungsmittel im Zylinder zum Bestimmen der Kolbenposition ein. Gemäß einem Aspekt dieses Ansatzes ist die Wellenleistung im Strömungsmittel im Zylinder vergleichbar zur Wellenleistung in einer Übertragungsleitung mit abgeschlossenen bzw. kurzgeschlossenen Enden, in der die Resonanzfrequenz einer elektromagnetischen stehenden Welle direkt mit der Übertragungsleitungslänge korreliert bzw. übereinstimmt, wenn die Länge des Innenraums des Zylinders zwischen dem Ende und dem Kolben als der Hohlraum angesehen wird und das Ende und der Kolben als die kurzgeschlossenen Enden der Übertragungsleitung angesehen werden.

Eine Anwendung der Verwendung von elektromagnetischen Wellen zum Kolbenpositionsabfühlen ist in US-4.588.953 gezeigt, bei dem die Frequenz von elektromagnetischen Wellen, die in dem Zylinder zwischen dem kurzgeschlossenen Ende des Zylinders und dem Kolben eingeführt werden, zwischen zwei Grenzen schwingt bzw. streicht, wobei die Frequenz der detektierten Resonanzspitze die Kolbenposition anzeigt.

In US-4.737.705 wird eine Verbesserung erreicht durch das Vorsehen eines koaxialen Resonanzhohlraums, der ein Hohlraum mit einem zentralen Kernglied ist, und in dem die elektromagnetischen Wellen losgelassen bzw. gestartet werden und in dem Modus weitergeleitet bzw. propagiert werden, auf den als der Transversal- Elektromagnetwellen-Modus (TEM = Transversal Electromagnetic wave Mode) Bezug genommen wird. Der Zylinder der Stangenseite des Kolbens ist eine Bauart mit koaxialem Hohlraum.

In US-5.182.979 wird eine weitere Verbesserung erreicht durch das Detektieren bzw. Ermitteln der Resonanzfrequenzwerte in Signalverarbeitungsabschnitten zum Übermitteln bzw. Übertragen und Empfangen, wobei davon der zum Empfangen verwendete Abschnitt Unterschiede an Einlaß- bzw. Einbringungsverlusten bzw. -dämpfung kompensiert, wenn die lineare Ausdehnung des Kolbens und der Stange im Zylinder stattfindet.

So wie sich der Fortschritt in der Technik entwickelt, wird größere Präzision bei der Resonanzfrequenzdetektion bzw. -ermittlung gesucht. Es wird wichtig, den Kurzschluß- bzw. Abschlußaspekt des Kolbens und des Zylinderendes als Enden einer Übertragungsleitung zu verbessern, und Leckage der elektromagnetischen Wellen vom Zylinder zu verhindern.

In US-5.222.449 wird das Problem der Elektomagnetwellenleckage vom bzw. aus dem Zylinder erkannt und eine Dichtungsstruktur, die aus einem Spaltring über einem Expansionsglied hergestellt ist, und zwar in einer Nut des Kolbens positioniert, wird beschrieben.

Offenbarung der Erfindung

In einem Hydraulikzylinder-Elektromagnetwellen- Kolbenpositionsabfühlsystem ist ein Strukturprinzip vorgesehen, das es gestattet, daß sowohl in einem statischen Zustand als auch in einem Bewegungszustand elektrische Kontinuität erreicht werden kann und zwar über einen Schnittpunkt bzw. eine Grenze zwischen Teilen, die zueinander in beweglicher Beziehung stehen. Das Strukturprinzip erreicht die Bildung eines koaxialen Kondensators durch die Anordnung der Teile und der dielektrischen Eigenschaften des Hydraulikströmungsmittels des Zylinders an den Elektromagnetfrequenzen, was eine Wechselstromkoppelung über den Schnittpunkt bzw. die Grenze vorsieht.

Am Schnittpunkt ist ein Metallkontakt- und -dichtungsglied aus einem Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit in einem Teil angeordnet, und zwar über den Schnittpunkt bzw. die Grenze vom anderen Teil hinüber positioniert und durch einen Ölfilm getrennt. Das Kontakt- und Dichtungsglied wird in einer Nut in einem Teil in der Position bzw. am Platz gehalten. Eine Kraft ist senkrecht zum Schnittpunkt bzw. zur Grenze vorgesehen, die das Kontakt- und Dichtungsglied in Druckkontakt mit dem Teil auf der anderen Seite der Grenze bzw. des Schnittpunktes drängt. Es wird dafür gesorgt, daß das Kontakt- und Dichtungsglied elektrische Kontinuität mit dem Teil besitzt, in dem es gehalten wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein schematischer Querschnitt der Ölfilmkontaktschnittstelle zwischen den Teilen, die sich mit Bezug aufeinander bewegen, und der verwendeten Elemente.

Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt eines Ausführungsbeispiels, das zwei Kräfte verwendet.

Fig. 3 ist ein schematischer Querschnitt der Verwendung eines schraubenförmig geschnittenen Materials als das Kontakt- und Dichtungsglied des Ausführungsbeispiels in der Fig. 2.

Fig. 4 ist eine Veranschaulichung eines Gliedes aus schraubenförmig geschnittenen Material.

Fig. 5 bis 8 sind Draufsichten und Seitenansichten von wellenscheibenartigen, kraftausübenden bzw. kraftliefernden Gliedern.

Fig. 9 ist ein schematischer Querschnitt eines Ausführungsbeispiels mit einer einzelnen Kraft des Ölfilmkontaktes der Erfindung, das einen Spaltring und eine geneigte Windung einsetzt.

Fig. 10 ist eine Seitenansicht der Anordnung aus Spaltring und geneigter Windung.

Fig. 11 ist eine schematische Zusammenbau- bzw. Montagezeichnung des Ausführungsbeispiels der Fig. 2, die ein Elastomerglied als wellenscheibenartige kraftausübende bzw. kraftvorsehende Glieder einsetzt.

Fig. 12 bis 14 sind jeweils Draufsichten, Seitenansichten und Querschnitte eines elastomerischen kraftausübenden Gliedes, das ein dem in Fig. 11 veranschaulichten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird.

Fig. 15 ist ein schematischer Querschnitt des Ausführungsbeispiels der Fig. 9 und 10 der Erfindung, von dem die Stange umgebenden Kopf und dem Kolben in einem Hydraulikzylinder.

Fig. 16 ist ein schematischer Querschnitt der Anordnung des Ausführungsbeispiels der Fig. 11 der Erfindung an den Stirnflächen des Kolbens in einem Hydraulikzylinder.

Fig. 17 ist ein schematischer Querschnitt der Anordnung des Ausführungsbeispiels der Fig. 11 der Erfindung von dem die Stange umgebenden Kopf in einem Hydraulikzylinder.

Beschreibung der Erfindung

Beim elektromagnetischen Abfühlen der Position der Kolben- und Stangenkombination in einem Hydraulikzylinder dient der Zylinder als ein Elektromagnetwellenhohlraum, und in Anwesenheit eines Frequenzbandes, welches beispielsweise von 50 Megahertz (Mhz) bis 1,6 Gigahertz (Ghz) sein kann, wird eine Elektromagnetwelle im Hydraulikströmungsmittel aufgestellt bzw. erregt, wobei die Position des Kolbens durch die Frequenzresonanzen bestimmt wird, die in direktem Bezug zur Länge des Hohlraums stehen, die der Abstand vom Ende des Zylinders zum Kolben ist.

Im elektrischen Sinne kann der Hohlraum als eine Übertragungsleitung mit abgeschlossenen Enden angesehen werden. Jedoch umfaßt im Fall eines Zylinders und einer Stange in einem Hydraulikzylinder das "Ende", das ein Kurzschluß sein soll, oder idealerweise keine Impedanz haben soll, einen Schnittpunkt bzw. eine Grenze zwischen mechanischen Teilen, die sich mit Bezug aufeinander bewegen können. Jegliche elektrische Diskontinuität am Schnittpunkt bzw. der Grenze entweder unter statischen oder "Bewegungs-" Bedingungen resultiert in Rauschen, das die Fähigkeit beeinträchtigen kann, präzise die Resonanzfrequenzen zu bestimmen, und jegliche Leckage verschlechtert die Wellenzustände im Hohlraum.

In Übereinstimmung mit der Erfindung werden die Strukturprinzipien einer Schnittstelle für elektrisches Kontaktieren sowohl unter statischen Bedingungen als auch unter Bewegungszuständen über einen Schnittpunkt bzw. eine Grenze zwischen Teilen, die sich mit Bezug aufeinander bewegen, erreicht durch die Verwendung von sowohl der DC- bzw. Gleichstromleistung der Teile als auch der Oberflächenstromcharakteristika des Stromflusses bei den höheren Frequenzen für AC-Koppelung bzw. Wechselstromkoppelung.

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Querschnitt der Ölfilmkontaktschnittstelle der Erfindung vorgesehen und zwar zwischen den Teilen, die sich mit Bezug aufeinander bewegen. In Fig. 1 sind an einem Schnittpunkt bzw. an einer Grenze 1 zwischen einem ersten Teil 2 und einem zweiten Teil 3 die Teile 2 und 3 mit Bezug aufeinander beweglich. Der Schnittpunkt 1 ist ein Teil einer Zylinderoberfläche. Ein Kontakt- und Dichtungsglied, das kreisförmig ist und zwar mit Abmessungen, die zur Zylinderoberfläche des Schnittpunktes bzw. der Grenze kompatibel sind, ist an einer Stelle im Teil 2 positioniert und zwar in einer Nut 5. Das Teil 2 sieht tragende bzw. unterstützende und elektrische Kontinuität vorsehende Stirnflächen 8 und 9 vor und zwar in Kontakt mit dem Glied 4. Das Glied 4 wird mit dem Teil 3 in Kontakt gezwungen bzw. gedrückt und zwar durch eine Kraft 10, die als ein Pfeil gezeigt ist. Das Kontakt- und Dichtungsglied 4 ist aus einem Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit gefertigt, das relativ die gleiche Härte wie das Metall der Teile 2 und 3 besitzt, beispielsweise aus Beryllium Kupfer in Bezug auf die Teile 2 und 3, die beispielsweise aus Gußeisen oder Stahl seien können.

In Fig. 1 ist ein Ölfilm 11 in bzw. an der Schnitt- bzw. Grenzfläche vorhanden, die den Teil zwischen dem Kontakt- und Dichtungsglied 4 und dem Teil 3 umfaßt. Das Hydraulikströmungsmittel im Zylinder zur Erzeugung der Kolbenbewegung dient auch als das Schmiermittel zwischen den Teilen beim Schnittpunkt bzw. der Grenze 1 und sieht den Ölfilm 11 vor. In Übereinstimmung mit der Erfindung liefert der Hydraulikströmungsmittelölfilm 11 bei Elektomagnetwellenfrequenzen wie beispielsweise 50 Megahertz (Mhz) bis 1,6 Gigahertz (Ghz) eine Wechselstromkoppelung durch die Steuerung von geeigneten Parametern, die die erforderlichen Charakteristiken bzw. Eigenschaften für koaxiale kapazitive Koppelung aufprägen.

Die kapazitiven Eigenschaften einer koaxialen Übertragungsleitung sind in der Technik bekannt und werden beispielsweise besprochen im Lehrbuch "Electromagnetics", von J. D. Kraus, 4 Ausgabe, McGraw- Hill, 1992 in Kapitel 4 bis 12.

Die Kapazität des Koaxialkondensatorkontakt- und Dichtungsgliedes der Erfindung folgt der Beziehung, die in Gleichung 1 ausgedrückt wird.

Gleichung 1

Wobei "ε" die Dielektrizitätskonstante des Ölfilms 11 ist, welche wiederum das Produkt der Dielektrizitätkonstante des freien Raumes und der relativen Dielektrizitätkonstante für Öl ist (ε_O _* ε_r).
L ist die Länge des Kondensators, was die Abmessung bzw. Entfernung über die Stirnfläche des Elementes 4 in Kontakt mit dem Ölfilm 11 in der Fig. 2 ist, und
D/d ist das Durchmesserverhältnis, wobei D der Innendurchmesser des Teils 3 und d der Außendurchmesser des Elementes 4 ist.

Die Ölfilmdicke sollte gleichförmig sein. Das Glied 4 sollte eine nachgiebige Beziehung besitzen, so daß es durch die Kraft 10 ausreichend zusammengedrückt wird, aber sich biegt, wenn kleinere Unregelmäßigkeiten in der Oberfläche des Teiles 3 angetroffen werden bzw. auftreten. Die Trennung bzw. der Abstand des Gliedes 4 und des Teils 3 über bzw. durch den Ölfilm 11 sorgt für stark verlängerte Abnützungslebensdauer und eliminiert das Kontaktrauschen bzw. das Kontaktgeräusch, daß normalerweise bei gleitenden Metallkontakten vorhanden ist.

Als eine Veranschaulichung bei der Anwendung der Prinzipien der Erfindung sei das folgende Beispiel betrachtet. Eine gewünschte etwa 10-Nano-Farad-Kapazität würde eine zufriedenstellende AC- bzw. Wechselstromkoppelung vorsehen und zwar über einen bzw. an einem Kolben-Zylinder-Schnittpunkt und einen Stangen- Kopf-Schnittpunkt bei einer Frequenz von etwa 62 Mhz.

Die erforderliche 10-Nano-Farad-Kapazität wurde durch Versuchs-und-Irrtums-Kapazitätswertersetzungen in ein Computermodell des eingegrenzten Hohlraums bestimmt. Die Modellierungssoftware ist das Helwett Packard Microwave Design System, der technische Standart.

Es werden die folgenden Annahmen gemacht: Ein Kolbendurchmesser von 150 mm, ein Stangendurchmesser von 105 mm und eine Dicke des Ölfilms 11 von 0,00254 mm. Im Handel erhältliche schraubenförmig geschnittene Standardglieder, wie in Fig. 4 gezeigt, werden mit verschiedenen Anzahlen von Windungsdrehungen bzw. Schraubendrehungen ausgewählt um eine Länge in Millimetern vorzusehen und zwar entlang des Schnittpunktes bzw. der Grenze 1 der Stirnfläche des Elementes 4 der Fig. 1 von 2,54 mm für den Kolben- Zylinder-Schnittpunkt und 2,286 mm für den Stangen-Kopf- Schnittpunkt. Die Kapazität eines jeden Schnittpunktes bzw. jeder Grenze wird in Übereinstimmung mit Gleichung 1 oben berechnet.

Gleichung 2

Gleichung 3

Der Kapazitätswert der zwei Schnittpunkte bzw. Grenzen ist die Reihenkombination der Werte der Gleichungen 2 und 3 welche ungefähr 7_*10^-9 Farad ist, ein zum gewünschten bzw. Soll-Wert genügend naher Wert, um eine zufriedenstellende AC- bzw. Wechselstromkoppelung anzuzeigen.

Der elektrische Kontakt zwischen dem Glied 4 und dem Teil 2 kann dadurch erreicht werden, daß man das Spiel mit den bzw. zwischen den Stirnseiten 8 und 9 nah bzw. eng macht, und zwar durch Anwenden einer Kraft parallel zum Schnittpunkt bzw. der Grenze 1, die das Element 4 gegen die Stirnseite 8 oder 9 zwingt, und durch Aufprägen einer Leitfähigkeit auf die Kraft 10.

Der Ölfilmkontakt der Erfindung kann in einer Ausführungsbeispielart konstruiert bzw. aufgebaut werden durch Vorsehen von separaten senkrechten Kräften auf das Glied 4, dadurch daß eine Kraft auf das Glied 4 wirkt, und zwar parallel zum Schnittpunkt bzw. der Grenze 1 zum Zwecke der Sicherstellung des Kontaktes mit einer Stirnfläche 8 oder 9 der Nut 5 und um dadurch elektrischen Kontakt mit dem Teil 2 sicherzustellen; und, daß die andere Kraft auf das Glied 4 wirkt und zwar senkrecht zur Grenze bzw. zum Schnittpunkt 1 um einen Kontaktdruck auf das Glied 4 vorzusehen, um einen Kontakt durch den Ölfilm 11 mit dem Teil 3 sicher zustellen.

Die Ausführungsbeispielart mit zwei orthogonalen bzw. senkrechten Kräften ist in Fig. 2 veranschaulicht und zwar wo geeignet unter Verwendung der Bezugszeichen der Fig. 1. Es wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Am Schnittpunkt bzw. an der Grenze 1, wo das erste Teil 2 und das zweite Teil 3 mit Bezug aufeinander beweglich sind, ist das Kontakt- und Dichtungsglied 4 in der Nut 5 positioniert. Eine durch einen Pfeil abgebildete Kraft 12 wirkt auf das Glied 4 und zwar in einer Richtung parallel zur Grenze bzw. zum Schnittpunkt 1 um den elektrischen Kontakt mit der gegenüberliegenden Stirnseite 8 oder 9 der Nut 5 zu verbessern und zwar abhängig von der Richtung der Kraft 12. In der Darstellung der Fig. 2 greift die Kraft 12 am Glied 4 an und zwar in der Richtung zur Stirnseite 8 der Nut 5 hin. Die Kraft 10 wirkt senkrecht zur Grenze bzw. zum Schnittpunkt 1 um einen Kontakt des Elementes 4 über den Schnittpunkt 1 durch den Ölfilm 11 mit dem Teil 3 sicherzustellen.

Als nächstes sei Bezug genommen auf die Fig. 3 bis 8 in denen die Anordnung und Teile zur Verwendung eines Spiral- bzw. Schraubenförmig geschnittenen Material veranschaulicht sind um die Funktionen des Kontakt- und Dichtungsgliedes 4 vorzusehen, und die Verwendung von wellenscheibenartigen Federn für die Kräfte 10 und 12.

In Fig. 3 ist unter der Verwendung der selben Bezugszeichen, wo sie geeignet sind, die Anordnung des Ölfilmelektrokontaktes der Erfindung gezeigt. In Fig. 3 ist das Kontakt- und Dichtungsglied 4 im Querschnitt aus einer Vielzahl von Laminierungsuntergliedern aufgebaut, die die Breite des Gliedes 4 einnehmen und von denen beispielsweise 3, 13, 14 und 15 gezeigt sind. In Fig. 4 ist das Schrauben- bzw. Spiralförmig geschnittenen Material als Element 16 veranschaulicht. Das Material ist ein oberflächengehärtetes Material mit hoher Leitfähigkeit wie beispielsweise Beryllium-Kupfer, das in eine Spirale bzw. Schraube von ungefähr 3 mm Dicke geschnitten ist und einen gewählten Außendurchmesser 17, einen Innendurchmesser 18 und eine Breiten- bzw. Radialabmessung 19 besitzt. In der Fig. 3, in dem Fall dem die Grenze bzw. der Schnittpunkt 1 zwischen dem Kolben als Teil 2 und der Zylinderwand als Teil 3 ist, wäre der Außendurchmesser beim Ölfilm 11 im Schnittpunkt 1 und die Abmessung 19 würde die Länge des Untergliedes 13, 14 und 15 in der Nut 5 sein. In dem Fall, in dem der Schnittpunkt bzw. die Grenze 1 zwischen dem Kopf als Teil 2 und der Stange als Teil 3 ist, wäre der Innerdurchmesser beim Ölfilm 11 im Schnittpunkt 1, die Abmessung 19 würde immer noch die Länge der Unterglieder 13, 14 und 15 in der Nut 5 sein.

Weiterhin mit Bezug auf Fig. 3 wird die in Fig. 2 gezeigte Kraft 12 durch eine Seitenwellenscheibenfeder 20 vorgesehen, die die Kontakt- und Dichtungselemente 13, 14 und 15 gegen die Stirnfläche 8 der Nut 5 zwingt bzw. drückt und dadurch elektrischen Kontakt mit dem Teil 2 sicherstellt. Ähnlicherweise wird die in Fig. 1 und 2 gezeigte Kraft 10 durch eine Druckwellenscheibenfeder 21 vorgesehen, die die Kontakt- und Dichtungselemente in Richtung des Teiles 3 zwingt bzw. drückt und zwar über den Ölfilm 11 im Schnittpunkt bzw. in der Grenze 1. Beide Wellenscheibenfedern 20 und 21 tragen auch dazu bei, dem elektrischen Kontakt der Kontakt- und Dichtungselemente mit dem Teil 2 sicherzustellen.

In dem Fig. 5 und 6 sind jeweils Draufsichten und Seitenansichten der Wellenscheibenfedern 20 der Seitenbauart bzw. der seitlich wirkenden Bauart gezeigt. Die Wellenscheibe 20 der Seitenbauart kann aus Federstahl gemacht sein und ist kreisförmig, um in den Umfang eines Kolbens zu passen und zwar mit einer Abmessung in der Größenordnung der Abmessung 19 zwischen dem Innen- und Außendurchmesser. Die Verschiebung bzw. das Maß 22 der Welle im Element 20 sorgt für den Effekt der Kraft 12 auf das Element 4, das aus Unterelementen 13, 14 und 15 gefertigt ist. In den Fig. 7 und 8 sind jeweils Draufsichten und Seitenansichten gezeigt, die eine Wellenscheibenfeder 23 der Kompressionsbauart bzw. der radialwirkenden Bauart zeigen. Das Material des Elementes 23 ist Federstahl. Die einzelnen Kompressionsinkremente bzw. Kompressionsabschnitte 24 sorgen, wenn sie unter dem Glied 4 positioniert sind, das aus den Unterelementen 13, 14 und 15 gefertigt ist, für den Effekt der Kraft 10 der Fig. 1 und 2.

In der Anordnung der Fig. 3 ist die Nut 5 aus den Teil 2 herausgeschnitten, wobei eine Seite der Nut die Stirnseite 8 ist, wobei die andere Seite die Stirnseite 25 ist und wobei der Boden des Teils unter dem Element 4 die Stirnfläche 26 ist. Innerhalb der Nut 5 ist das Glied 20 positioniert zwischen dem Glied 4, das aus den Unterelementen 13, 14 und 15 gefertigt ist, und der Stirnfläche 25, so daß das Glied 4 gegen die Stirnfläche 8 gezwungen bzw. gedrückt ist und zwar durch die Verschiebung bzw. das Maß 22 der Wellen des Elementes 20, was als die Kraft 12 dient. Die Kompressionsinkremente bzw. Kompressionsabschnitte 24 des Gliedes 23, die zwischen der Bodenstirnfläche 26 und dem Glied 4 positioniert sind, das aus den Unterelementen 13, 14 und 15 hergestellt ist, zwingen bzw. drücken des Glied 4 in Kontakt mit dem Teil 3 und zwar über den Ölfilm 11, wobei sie die Kraft 10 der Fig. 1 und 2 vorsehen bzw. Liefern.

In den Fig. 9 und 10 ist ein Ausführungsbeispiel des Ölfilmkontaktes der Erfindung mit einer einzigen Kraft veranschaulicht, wobei beide die gleichen Bezugszeichen wie in den anderen Figuren einsetzen, wo es angebracht ist. In Fig. 9A ist ein Querschnitt der Teile beim Schnittpunkt bzw. bei der Grenze vorgesehen, wobei Fig. 10 eine Seitenansicht entlang der Linie 10-10 zeigt.

Mit Bezug auf Fig. 9 ist in Teil 2 die Nut 5 zwischen den Stirnflächen 8 und 9, wie in Fig. 1 gezeigt, eine Gleitpassung bzw. ein Verschiebesitz für die Breite des Elementes 30, welches die Kontakt- und Dichtungsfunktion des Elementes 4 der Fig. 1 ausführt. Das Element 30 ist ein Spaltring von ungefähr 10 mm Breite aus einem Material wie beispielsweise Beryllium- Kupfer. Das Element 30 wird mit dem Teil 3 in Kontakt gebracht und zwar über den Ölfilm 11 im Schnittpunkt bzw. der Grenze 1 durch eine Feder 31 mit geneigter Windung. Die Feder 31 mit geneigter Windung führt die Funktion der in Fig. 1 veranschaulichten Kraft 10 aus und sorgt auch für elektrischen Kontakt mit dem Teil 2. Die Nut 5 besitzt einen Bodenteil 32 im wesentlichen in V-Form um die Seitenbewegung der Feder 31 mit geneigter Windung zu begrenzen. Wenn sich die Teile 2 und 3 relativ zueinander bewegen, wird das Element 30 gegen eine Nutenstirnfläche 8 oder 9 gepreßt, wodurch der Kontakt mit Teil 2 verbessert wird.

Mit Bezug auf Fig. 10 ist eine Seitenansicht eines Teils des Spaltringelementes 30 und des Federelementes 31 mit geneigter Windung entlang der Linie 10-10 der Fig. 9 gezeigt. Der Spalt 33 im Element 30 gestattet es, daß sich das Element 30 unter der Kraft der geneigten Windungen 34 ausdehnt. Die Feder 31 mit geneigter Windung dient als die Kraft 10 der Fig. 1 und zwar mit einem ständigen Kontaktdruck auf das Kontakt- und Dichtungselement 30 und sorgt für elektrischen Kontakt durch eine Anzahl von elektrischen Kontaktpunkten zum Teil 2. Die Feder 31 mit geneigter Windung sieht weiter eine in sich geschlossene Ringhaltefunktion vor, und zwar dadurch, daß sie ein vollständiger Kreis mit einer Länge ist, die es ihm erlaubt, sich selbst in der Nut 5 zu halten. Die Haltefähigkeit ist bei der Montage nützlich. Die Feder 31 mit geneigter Windung ist ein kommerzielles Produkt, wobei ein Hersteller die Balseal Corporation Santa Ana, Kalifornien, ist. Ein Windungsdurchmesser von 3 mm mit einem Drahtdurchmesser von 0,245 mm bis 0,3556 mm (0,010 bis 0,014 Inch) aus rostfreiem Stahl oder Beryllium-Kupfer ist zufriedenstellend.

In den Fig. 11 bis 14 wird ein Elastomerglied eingesetzt um die beiden in Fig. 2 veranschaulichten Kräfte 10 und 12 zu liefern bzw. vorzusehen. Ein Anordnungs- bzw. Montageschema ist in Fig. 11 gezeigt. Eine Draufsicht des Elastomergliedes ist in Fig. 12 gezeigt und zwar mit einer Schnittansicht in Fig. 13 entlang der Linie 13-13 der Fig. 12. Ein Teil des Elastomergliedes mit einem größeren Maßstab, der die Deformationsanpassung bzw. den Deformationssitz zeigt ist in Fig. 14 gezeigt.

Mit Bezug auf Fig. 11, in der die gleichen Bezugszeichen verwendet werden, wo es angebracht ist, wird die Funktion des Kontakt- und Dichtungsgliedes 4 vorgesehen durch das spiral- bzw. schraubenförmig geschnittene Material 16 der Fig. 4 von dem drei Schichten bzw. Laminierungen 13, 14 und 15 im Querschnitt gezeigt sind. Die Funktionen der Kräfte 10 und 12, die in Fig. 2 veranschaulicht sind, werden durch das Elastomerelement 40 vorgesehen. Das Element 40 ist in einer Nut 41 mit Stirnflächen 42 und 43 positioniert und zwar mit ausreichender Breite zwischen ihnen um die Kontakt- und Dichtungsunterelemente 13, 14 und 15 und den Teil des Elementes 40 aufzunehmen. Die Tiefenabmessung 44 der Nut nimmt die Vertikalabmessung des Elementes 40 auf. Wenn es am Platz ist, ist das Elastomermaterial des Elementes 40 unter Kompression.

In den Fig. 12 und 13 ist das Elastomerglied 40 kreisförmig und zwar von der Größe des Umfangs des Kolbens oder der Stange und aus "Buna N" Gummi. Die Form ist wie in den Fig. 13 und 14 abgebildet, wobei der Teil 45 die Funktion der Kraft 9 der Fig. 1 und 2 ausführt, und der Teil 47 mit der entsprechenden Abmessung 48 die Funktion der Kraft 10 der Fig. 1 und 2 ausführt. In der Fig. 14 ist das Glied 40 mit Versetzungs- bzw. Verschiebungsaufnahmebereichen 49 versehen um die Deformation bei der Kompression zu erleichtern.

Im Betrieb in einem Hydraulikzylinder kann die Kontinuität gestört bzw. unterbrochen werden und die elektromagnetische Energie kann aus dem Schnittpunkt bzw. der Grenze des Kolbens und der Zylinderwand herauslecken und in Zylindern, in denen die Stangenseite des Kolbens als ein Hohlraum der Koaxialbauart verwendet wird, kann eine Kontinuitätsstörung bzw. -unterbrechung und eine Leckage auch an dem Schnittpunkt bzw. der Grenze der Stange und des Kopfes auftreten, durch den die Stange durchgeht. Die zwei Schnittpunkte bzw. Grenzen sind vom in der Fig. 1 veranschaulichten Typ und sind zusammen im Querschnitt in Fig. 15 veranschaulicht.

Mit Bezug auf Fig. 15 bewegt sich in einem Zylinder 60 ein Kolben 61 mit einer daran angebrachten Stange 62 in jeder Richtung wie es vom doppelköpfigen Pfeil angezeigt bzw. abgebildet wird, und zwar unter dem Einfluß des Strömungsmitteldrucks gegen den Kolben 61. Die Hohlräume, von denen nur einer gezeigt ist, die vom Kolben, den Enden des Zylinders und der Zylinderwand gebildet werden, sind zur Kolbenpositionsbestimmung mit elektromagnetischen Wellen verwendbar. Bei der Bestimmung stehen Resonanzfrequenzen in direktem Bezug zur Länge des Übertragungsleitungshohlraums mit kurzgeschlossenen Enden, in dem der Hydraulikzylinder, der Kolben und der Kopf die kurzzuschließenden Enden sind.

Es wird offensichtlich sein, daß die Leistung des Positionsbestimmungssystems in direktem Bezug steht zur Qualität der elektrischen Kontinuität im Kurzschluß über den bzw. an den Enden. Dabei ist ein Ende die Stirnfläche 63 des Kolbens 61 und das andere die Stirnfläche 64 des Kopfes 65. Die Schnittpunkte bzw. Grenzen zwischen der Wand des Zylinders 60 und dem Kolben 61 um den Umfang des Kolben 61 herum ist ein Gebiet von potentieller elektrischer Diskontinuität und Leckage und der Schnittpunkt bzw. die Grenze zwischen dem Kopf 65 und der Stange 62 um den Umfang der Stange 62 herum ist ein zweites Gebiet von potentieller elektrischer Diskontinuität und Leckage.

Die Schnittpunkte, die Gebiete von potentieller elektrischer Diskontinuität und Leckage bilden, sind in verschiedenen Teilen der Gesamtstruktur und stellen verschiedene Probleme bei der Anordnung bzw. Montage dar, die Verfahren und Teileauswahl beeinflussen. Am Schnittpunkt der Fig. 1, im Falle Schnittpunktes zwischen dem Kolben 61 und der Zylinderwand 60 entspricht der Kolben 61, das bewegliche Glied, dem Teil 2 der Fig. 1. Im Fall des Schnittpunktes zwischen der Stange 62 und dem Kopf 65, entspricht der Kopf 65, das stationäre Glied, dem Teil 2 der Fig. 1. In Fig. 15 ist das Kontakt- und Dichtungselement 66 der Erfindung das Ausführungsbeispiel mit Spaltring 30 und geneigter Windung 31, das in Verbindung mit den Fig. 9 und 10 beschrieben wurde. Das Element 66 wird auf dem Kolben 61 und im Kopf 65 eingesetzt.

In der Praxis der Erfindung bei der Anordnung bzw. Montage, wo die Stirnfläche 8 des Teils 2 des Schnittpunktes bzw. der Grenze der Fig. 1 zugänglich ist, kann die Stirnfläche 8 durch ein separates Teil vorgesehen werden, welches entfernbar ist und welches wiederum Flexibilität im Bezug auf die Teile und ihre Anordnung bzw. Montage gibt. Die Situation kann sowohl auf dem Kolben als auch auf dem Kopf angewandt werden.

Die Situation wird in Verbindung mit Fig. 16 veranschaulicht, welche eine schematische Querschnittsabbildung der Erfindung ist und zwar angeordnet an der Stirnfläche 63 des Kolbens 61.

Mit Bezug auf die Fig. 16 hat der Kolben 61 am Schnittpunkt bzw. der Grenze des Kolbens 61 mit dem Zylinder 60 einen Teil 67, der ausgeschnitten ist um die Anordnung der Kontakt- und Dichtungsunterglieder 13, 14 und 15 mit einem kraftliefernden bzw. kraftausübenden Elastomerglied 45 aufzunehmen. Eine entfernbare Platte 68 auf der Stirnfläche 69 des Kolben 61, der durch nichtgezeigte Senkschrauben befestigt ist, dient als die Stirnfläche 8 in der Fig. 1, wobei sie die Anordnung in Position hält und elektrische Kontinuität vorsieht. Es sei bemerkt, daß ein Effekt der Platte 68 ist, daß ihre Dickenabmessung die Länge des Hohlraumes reduziert, und wenn der Abmessungsunterschied bedeutsam ist, sollte er bei den in der Positionsbestimmung eingeschlossenen Berechnungen in Betracht gezogen werden.

In Fig. 17 ist die Situation beim Zusammenbau bzw. der Anordnung der Erfindung in einer Nut 70 gezeigt, wo die Zugänglichkeit durch eine benachbarte Stirnfläche nicht erreichbar ist. Das kraftliefernde bzw. kraftausübende Glied, das als eine Veranschaulichung als Elastomerglied 45 gezeigt ist, obwohl es alternativ die Feder mit geneigter Windung sein könnte, wird in die Nut 70 eingebracht, und zwar gefolgt vom Kontakt- und Dichtungselement 4, welches als Verdeutlichung die Teile 13, 14 und 15 aus Spiral- bzw. Schraubenförmig geschnittenem Metall sein können oder alternativ der Spaltring, bevor die Stange 62 im Kopf 65 montiert wird.

Es sei bemerkt, daß der Zweck der Kontakt- und Dichtungsschnittstelle bzw. -zwischenfläche der Erfindung eher elektrische Kontinuität ist, als das Öl zurückhalten bzw. die Ölabdichtung. In Hydrauliksystemen gibt es viel stärkere Ölleckagesteuerungs- bzw. Ölleckagekontrollmechanismen, die nicht gezeigt sind. In dem Fall, daß Öldruckdifferenzen entlang des Schnittpunktes in der Schnittstelle von Bedeutung sind, können nicht gezeigte Öldruckentlastungslöcher quer durch das Kontakt- und Dichtungselement 4 positioniert werden und zwar ohne Schaden auf die elektrische Kontinuität.

Was beschrieben wurde, ist eine elektrische Kontakt- und Dichtungsschnittstelle, die verbesserte Kontinuität beim Kurzschließen der Enden des Hohlraums innerhalb eines Hydraulikzylinders vorsieht, der Elektomagnetwellenkolbenpositionsabfühlung einsetzt.

Andere Aspekte der Erfindung können aus einem Studium der Zeichnungen, dieser Offenbarung und der angehängten Ansprüche erhalten werden.

Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Eine Koaxialkondensator-Kontakt- und Dichtungsstruktur ist vorgesehen, und zwar für elektrische Kontinuität zwischen Teilen, die sich in Bezug aufeinander an den Enden eines Hohlraumes bewegen und zwar innerhalb eines Hydraulikzylinders, der Elektromagnetwellen- Positionsabfühlung einsetzt. Die Struktur setzt ein Kontakt- und Dichtungsglied ein mit hoher Oberflächenleitfähigkeit, das in einem der Teile montiert ist. Das Montieren des Kontakt- und Dichtungsgliedes sieht Kraft zum Druckkontakt im Öl zwischen den Teilen vor um die elektrische Kontinuität mit dem Teil zu verbessern, in dem das Kontakt- und Dichtungsglied gelegen ist.

Claims

1. Hydraulikzylinder-Elektomagnetwellen- Kolbenpositionsabfühlsystem, das folgendes aufweist:
Eine elektrische Kontaktschnittstelle zwischen ersten und zweiten Metallteilen im Kontakt in beweglicher Beziehung an und entlang eines öltragenden bzw. ölführenden Schnittpunktes bzw. einer Grenze,
wobei die Schnittstelle einen dritten Teil aufweist, wobei der dritte Teil aus einem Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit ist,
wobei der dritte Teil in einem Teil des ersten Metallgliedes gelegen ist,
wobei die Schnittstelle Kraftmittel einschließt, die auf den erwähnten dritten Teil wirken und betätigbar bzw. betreibbar sind, um Kontaktdruck über die öltragende Grenze bzw. öltragenden Schnittpunkt zum zweiten Metallteil und/oder vom elektrischen Kontakt zum zweiten Metallteil vorzusehen.

2. System nach Anspruch 1, wobei das erste Metallglied der Kolben des Systems ist.

3. System nach Anspruch 1, wobei das erste Metallglied der die Stange tragende Kopf des Systems ist.

4. System nach Anspruch 1, wobei die Kraftmittel von zumindest einem Glied vorgesehen bzw. geliefert werden, das aus der Gruppe der Wellenfederglieder, der geneigten Windungsfederglieder und der Elastomerglieder genommen wird.

5. System nach Anspruch 4 wobei der dritte Teil in Spiral- bzw. Schraubenform ist und die Kraftmittel Druck auf das dritte Teil in einer Richtung parallel zur Grenze bzw. zum Schnittpunkt aufweisen bzw. ausüben und Druck auf das dritte Teil in einer Richtung senkrecht zur Grenze bzw. zum Schnittpunkt.

6. System nach Anspruch 4, wobei das erwähnte dritte Teil in einer Spaltringform ist und die erwähnten Kraftmittel ein durch eine Feder mit geneigter Windung angelegter Druck auf den Spaltring in Richtung des zweiten Metallteils sind.

7. System nach Anspruch 5, wobei das erwähnte dritte Teil aus Beryllium-Kupfer ist.

8. System nach Anspruch 6, wobei das erwähnte dritte Teil aus Beryllium-Kupfer ist.

9. Hydraulikzylinder-Elektromagnetwellen- Kolbenpositionsabfühlsystem, das folgendes aufweist:
Eine elektrische Kontaktschnittstelle zwischen ersten und zweiten Metallteilen in Kontakt in beweglicher Beziehung an und entlang eines öltragenden Schnittpunktes bzw. einer Grenze,
wobei die Schnittstelle ein drittes Teil aufweist,
wobei das dritte Teil aus einem Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit ist,
wobei das dritte Teil in einem Teil des ersten Metallgliedes gelegen ist,
wobei die Schnittstelle erste Kraftmittel aufweist, die betätigbar bzw. betreibbar sind um elektrische Kontinuität zwischen dem ersten Metallglied und dem dritten Teil vorzusehen, und
wobei die Schnittstelle zweite Kraftmittel vorsieht, die betätigbar sind um Druck auf das dritte Teilglied auszuüben, das in Kontakt ist mit dem zweiten Metallglied am erwähnten öltragenden Schnittpunkt.

10. System nach Anspruch 9, wobei die ersten und zweiten Kraftmittel durch eine Feder mit geneigter Windung vorgesehen werden.

11. Hydraulikzylinder-Elektromagnetwellen- Kolbenpositionsabfühlsystem, das folgendes aufweist:
Eine Kurzschlußhohlraumterminierungskontinuitätsstruktur bzw. eine Kontinuitätsstruktur zur Hohlterminierung in einem kurzgeschlossenen Kreis bei Elektomagnetwellenfrequenzen, die ein Glied aus einem Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit und ein Ölfilmglied aufweist, das in Reihe zwischen zumindest in einer Kombination von einem Kolben und einer Zylinderwand einer Stange und einem eine Stange tragenden Kopf verbunden ist.

12. System nach Anspruch 11, wobei das erwähnte Glied unter Druck ist und zwar in Richtung des erwähnten Ölfilms.

13. Hohlraumterminierungsstruktur in einem Hydraulikzylinder-Elektromagnetwellen-Kolben- und -Stangenpositionsabfühlsystem, wobei in einem Elektromagnetwellenhohlraum im Zylinder zwischen dem Kolben als ein Ende und dem Zylinderende als das andere Ende die Hohlraumterminierungsstruktur für ein Ende, die ein stationäres und ein bewegliches Glied aufweist, folgendes vorsieht:
Einen öltragenden Schnittpunkt zwischen ersten und zweiten sich berührenden Metallteilen in beweglicher Beziehung, ein drittes Teil,
wobei das dritte Teil aus einem Material mit hoher Oberflächenleitfähigkeit ist,
wobei das dritte Teil in einem Teil des ersten Metallteiles gelegen ist,
Kraftmittel um zumindest einen der folgenden Drücke vorzusehen: Der Druck der geeignet ist um die elektrische Kontinuität zwischen dem ersten Metallteil und dem dritten Teil zu verbessern, und der Druck der geeignet ist um das dritte Teil in Richtung des zweiten Metallteils zu bewegen.

14. Hohlraumterminierungsstruktur nach Anspruch 13, wobei der Druck von zumindest einem Glied der Gruppe der Wellenfedern, der Federn mit geneigten Windungen und der komprimierten bzw. zusammengedrückten Elastomere vorgesehen ist.

15. Hohlraumterminierungsstruktur nach Anspruch 14, wobei das dritte Teil an der Stirnfläche des erwähnten Kolbens ist und von einer Platte auf der Oberfläche des Kolbens gehalten wird.

16. Hohlraumterminierungsstruktur nach Anspruch 14, wobei das dritte Teil in einer Nut gelegen ist, die entweder im Kolben oder im Kopf gelegen ist.

17. Hohlraumterminierungsstruktur nach Anspruch 16, wobei das dritte Teil eine Beryllium-Kupfer-Spirale bzw. -Schraube ist.

18. Hohlraumterminierungsstruktur nach Anspruch 16, wobei das dritte Teil ein Beryllium Kupferspaltring ist.

19. Hohlraumterminierungsstruktur nach Anspruch 16, wobei das dritte Teil 0,00254 mm breit ist.