DE19710574A1 - Wegsensor - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Wegsensor nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Es ist eingangs der DE 35 22 010 C2 ein Wegsensor (Gerät Nr. 441 100 010 0 der Firma WABCO Westinghouse Fahrzeugbremsen GmbH) beschrieben, der sich aus einer Spule, einem relativ zur Spule bewegbar geordneten Kern sowie einem zur Betätigung für den Kern dienenden Stößel zusammensetzt. Diese Elemente sind in einem Gehäuse angeordnet, welches patronenförmig ausgebildet ist und zur Befestigung einen Einschraubstutzen aufweist, welcher vom Stößel durchgriffen ist.

Als Betätigungseinrichtung für den Wegsensor ist eine mit einer Kurvenscheibe oder einem Nocken, also einem flächigen Kurvenglied, versehene Welle vorgesehen, die einerseits an einem Fahrzeugteil (Rahmen oder Achse) angeordnet ist und andererseits mit dem freien Ende des Stößels in Wirkverbindung steht. Eine durch Einfedern des Fahrzeugs hervorgerufene Verdrehbewegung der Welle führt daher zu einem mehr oder weniger tiefen Eintauchen des Kerns in die Spule.

Diese bekannte Ausführungsform findet Anwendung, wenn der Wegsensor mit der Längsachse seines Stößels rechtwinklig zur Längsachse der Welle angeordnet werden kann. Unter schwierigen Einbauverhältnissen ist eine solche Anordnung nicht immer möglich. Außerdem erfordert die Ausbildung des Wegsensors als bezüglich der Betätigungseinrichtung unabhängige Baueinheit eine sorgfältige Justierung beim Anbau an das Fahrzeug.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Wegsensor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Sensorelemente einschließlich der zur Betätigung erforderlichen Mittel in einbauraumsparender Bauweise in einem Gehäuse vereinigt sind. Die Zuordnung von Kern und Kurvenzylinder ist daher bei der Montage des Wegsensors am Fahrzeug bereits vorgegeben, was Einstellfehler ausschließt. Außerdem ist die achsparallele Anordnung von Spule mit Kern einerseits und Kurvenzylinder mit Welle andererseits besonders günstig bei beengten Einbauverhältnissen am Fahrzeug.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 angegebenen Wegsensors möglich.

Mit der im Anspruch 2 gekennzeichneten Ausgestaltung der Erfindung ist eine sehr wirtschaftliche Montage der Komponenten des Wegsensors gegeben, da die Einzelteile mit einfachen, leicht zu beherrschenden Fügevorgängen in die gut zugänglichen Ausnehmungen der Gehäuseteile eingebracht werden können.

Im Anspruch 3 ist eine einfach herzustellende Formschlußverbindung des Gehäuses offenbart, mit der die gegenseitige Zuordnung von Kern und Kurvenzylinder festgelegt wird. Einstellarbeiten sind nicht erforderlich. Außerdem ist das Gehäuse gegen Eindringen von Schmutz und Wasser geschützt.

Die Maßnahme gemäß Anspruch 4 ist vorteilhaft, weil eine von außen auf die Welle gerichtete Krafteinwirkung auf kurzem Wege über den wellenseitigen Gehäuseteil auf das tragende Element des Fahrzeugs abgeleitet wird, an welchem der Wegsensor montiert ist. Der andere Gehäuseteil bleibt hierdurch weitgehend belastungsfrei.

Mit der im Anspruch 5 angegebenen Fortbildung der Erfindung wird auf einfache Weise eine Verbindung von außen zu der Welle möglich gemacht.

Durch die im Anspruch 6 gekennzeichnete Gestaltung von Welle und Kurvenzylinder bezüglich der Abmessung der Ausnehmung wird eine Fehlmontage des die Welle und den Kurvenzylinder aufweisenden Bauteils in dem Gehäuseteil verhindert.

Mit der im Anspruch 7 angegebenen Maßnahme wird beim Zusammenfügen des Gehäuses die axiale Lage von Welle und Kurvenzylinder gesichert. Kräfte in axialer Richtung auf Welle und Kurvenzylinder werden von dem Gehäuse aufgenommen. Außerdem wird durch die Ausgestaltung von Welle und Kurvenzylinder als Hohlteil Werkstoff gespart und ein niedriges Gewicht des Wegsensors erzielt.

Die im Anspruch 8 offenbarte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch reibungsarme Auslenkung des Kerns in axialer Richtung aus, wobei dessen Führungsteil den Kern frei von Querkräften hält.

Durch die im Anspruch 9 gekennzeichnete Ausgestaltung des Wegsensors wird mittels der Längsnuten die Geradführung des Kerns weiter verbessert. Von dem Kurvenzylinder auf das Führungsteil übertragene Querkräfte werden außerdem reibungsarm auf den Gehäuseteil abgeleitet.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Wegsensors ist in der Zeichnung im Schnitt dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Ein mit 1 bezeichneter Wegsensor hat ein aus zwei Teilen 2 und 3 zusammengesetztes Gehäuse 4. Im Gehäuseteil 2 ist eine Ausnehmung 5 ausgebildet; der Gehäuseteil 3 weist eine Ausnehmung 6 auf. Die beiden Ausnehmungen 5 und 6 sind achsparallel versetzt und überschneiden sich in dem Bereich (nachfolgend als Trennseite bezeichnet), in dem das Gehäuse 4 geteilt ist. Der in der Zeichnung untere Gehäuseteil 2 ist zur Aufnahme des oberen Gehäuseteils 3 ausgebildet: dieser ist unter Zwischenlage eines radial dichtenden Dichtrings 7 in den Gehäuseteil 2 bis zum Anschlag an einem Boden 8 eingesteckt und mit einer Rastverbindung 9 befestigt. Außerdem besitzt der Gehäuseteil 2 bodenseitig einen Flansch 10, mit dem der Wegsensor 1 beispielsweise am Rahmen eines Kraftfahrzeugs befestigt werden kann.

In den trennseitig offenen unteren Gehäuseteil 2 ist ein aus einer Welle 13 und einem Kurvenzylinder 14 bestehendes Bauteil eingesteckt. Dabei ist die Welle 13 in dem unterhalb des Bodens 8 liegenden, kreiszylindrisch ausgebildeten Teil der Ausnehmung 5 passend aufgenommen. Der Gehäuseteil 2 übernimmt also Lagerfunktion für die Welle 13. Diese ist am vom Kurvenzylinder 14 abgewandten Ende axial an einem Einzug 15 des Gehäuseteils 2 abgestützt, welcher eine kreisförmige Öffnung 16 des Gehäuseteils 2 umgreift. In diesem Bereich bilden der Gehäuseteil 2 und die Welle 13 eine Labyrinthdichtung 17. Gegen den Kurvenzylinder hin 14 ist außerdem auf der Welle 13 ein radial mit dem Gehäuseteil 2 zusammenwirkender Dichtring 18 angeordnet. Im Zusammenwirken mit dem gehäuseseitigen Dichtring 7 dichten die Labyrinthdichtung 17 und der Dichtring 18 das Innere des Gehäuses 4 ab. Am in der Öffnung 16 des Gehäuseteils 2 stirnseitig freiliegenden Bereich der Welle 13 sind Befestigungsmittel 19 für einen nicht dargestellten Hebel vorgesehen. Dieser erstreckt sich rechtwinklig zu einer Längsachse 20 der Welle 13 und kann wenigstens mittelbar mit einer Achse des Kraftfahrzeugs verbunden sein.

Der Kurvenzylinder 14 ist zur Trennseite des Gehäuses 4 hin angeordnet. Er hat einen etwas größeren Durchmesser als die Welle 13, so daß das aus Welle 13 und Kurvenzylinder 14 bestehende Bauteil nicht kopfstehend in die Ausnehmung 5 des Gehäuseteils 2 gefügt werden kann. Der achsgleich mit der Welle 13 verbundene Kurvenzylinder 14 endet in dem Bereich des Gehäuses 4, in dem dieses zweigeteilt ist, in einer Stirnkurve 21. Von der Seite der Stirnkurve 21 her greift der obere Gehäuseteil 3 mit einem frei stehenden Ansatz 22 in das stirnkurvenseitig offene, von Welle 13 und Kurvenzylinder 14 gebildete Hohlteil. Der Ansatz 22 wirkt mit einem zentral in der Welle 13 angeordneten Zapfen 23 zusammen, das heißt der Ansatz 22 des Gehäuseteils 3 übernimmt in Verbindung mit dem Einzug 15 des Gehäuseteils 2 die axiale Führung von Welle 13 und Kurvenzylinder 14.

In der Ausnehmung 6 des oberen Gehäuseteils 3 ist trennseitenfern eine Spule 26 aufgenommen. Die dargestellte Befestigungsweise für die Spule 26 am Gehäuseteil 3 ist nicht repräsentativ; die Spule kann auf vielfältige andere Weise im Gehäuseteil lagefest angeordnet sein. In den von der Spule 26 umschriebenen Raum 27 taucht ein geradlinig bewegbarer Kern 28 ein. Dessen Längsachse 29 ist zugleich die Längsachse der Spule 26 sowie der Ausnehmung 6. Die Längsachse 29 verläuft parallel zur Längsachse 20 von Kurvenzylinder 14 und Welle 13, und zwar mit einem Abstand, welcher etwa dem Radius des Kurvenzylinders 14 und seiner Stirnkurve 21 entspricht. Dem Kern 28 ist ein Führungskörper 30 zugeordnet. Dieser hat einen spulenfern mit dem Kern 28 verbundenen Boden 31, an dem eine vorgespannte Druckfeder 32 abgestützt ist. Die Druckfeder 32 ist gleichachsig zur Längsachse 29 angeordnet und greift spulenseitig am Gehäuseteil 3 an. Eine zylindrische Mantelwand 33 des Führungskörpers 30 ist in der Ausnehmung 6 des Gehäuseteils 3 längsgeführt. Spulenfern ist der Führungskörper 30 mit einem Lager 34 für eine Achse 35 versehen, welche sich quer zur Längsachse 29 des Kerns 28 erstreckt. Zentral im Führungskörper 30 ist auf der Achse 35 eine Abtastrolle 36 gelagert. Diese ist unter der Wirkung der Druckfeder 32 an der Stirnkurve 21 des Kurvenzylinders 14 abgestützt. Auf den beiden Enden der aus dem Führungskörper 30 heraustretenden Achse 35 ist jeweils eine Führungsrolle 37 gelagert. Diese Führungsrollen 37 greifen in Längsnuten 38 des Gehäuseteils 3 ein, welche diametral zu beiden Seiten des Führungskörpers 30 ausgebildet sind. Die Führungsrollen 37 dienen der Ableitung von auf den Führungskörper 30 wirkenden Querkräften auf den Gehäuseteil 3.

Der Wegsensor 1 kann beispielsweise bei einem luftgefederten Fahrzeug mit einer Einrichtung zur Niveauregulierung eingesetzt werden. Für diesen Zweck sind Änderungen des Abstandes zwischen dem Fahrzeugrahmen und einer Fahrzeugachse zu erfassen. Der Wegsensor 1 hat daher folgende Wirkungsweise:
Eine Änderung des Abstandes zwischen dem Fahrzeugrahmen und der Fahrzeugachse hat eine Schwenkbewegung des mit der Welle 13 verbundenen Hebels zur Folge. Diese Schwenkbewegung bewirkt eine Drehbewegung der Welle 13, aufgrund der die Stirnkurve 21 am Kurvenzylinder 14 eine Axialbewegung des Kernes 28 hervorruft. Die Verschiebung des Kerns 28 hat elektrische Signale entsprechend der jeweiligen Relativlage zwischen Kern 28 und Spule 26 zur Folge, mit denen am Kraftfahrzeug Steuer- oder Regelbewegungen ausgeführt werden, beispielsweise um den Druck in Luftfederbälgen zu verändern.

Claims (9)

1. Wegsensor (1) mit einer in einem Gehäuse (4) angeordneten Spule (26), einem relativ zur Spule (26) geradlinig bewegbar im Gehäuse (4) angeordneten Kern (28), der in einen von der Spule (26) umgebenen Raum (27) eintaucht, sowie mit einem Kurvenglied (14), mittels welchem der Kern (28) in Abhängigkeit von der Drehbewegung einer Welle (13) in Richtung seiner Längsachse (29) bewegt wird, wobei das Kurvenglied (14) mit der Welle (13) verbunden ist und wenigstens mittelbar mit dem Kern (28) in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß das Kurvenglied ein achsgleich mit der Welle (13) verbundener Kurvenzylinder (14) ist, dessen Achse (29) parallel zur Längsachse (29) des Kerns (28) verläuft, welcher wenigstens mittelbar an einer Stirnkurve (21) des Kurvenzylinders (14) abgestützt ist, wobei die Spule (26), der Kern (28), der Kurvenzylinder (14) und die Welle (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (4) angeordnet sind.

2. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) im Bereich der Stirnkurve (21) des Kurvenzylinders (14) quer zu der Längsachse (29) des Kerns (28) zweigeteilt ist und in jedem Gehäuseteil (2, 3) eine trennseitig offene Ausnehmung (5, 6) aufweist, von denen die Ausnehmung (5) des einen Gehäuseteils (2) zur Aufnahme von Welle (13) und Kurvenzylinder (14) und die Ausnehmung (6) des anderen Gehäuseteils (3) zur Aufnahme von Spule (26) und Kern (28) ausgebildet ist.

3. Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile (2, 3) unter Zwischenlage eines Dichtrings (7) ineinandergreifen und mit einer Rastverbindung (9) zusammengehalten sind.

4. Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der die Welle (13) und den Kurvenzylinder (14) aufnehmende eine Gehäuseteil (2) außen mit einem rechtwinklig zur Achse (20) der Welle (13) verlaufenden Befestigungsflansch (10) versehen ist.

5. Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) des einen Gehäuseteils (2) trennseitenabgewandt eine Öffnung (16) zum Drehangriff an der Welle (13) hat.

6. Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (5) des einen Gehäuseteils (2) auf den Durchmesser der Welle (13) abgestimmt ist, während der Kurvenzylinder (14) einen größeren Durchmesser als die Welle (13) hat.

7. Wegsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (13) und der Kurvenzylinder (14) als stirnkurvenseitig offenes Hohlteil ausgebildet sind, welches einerseits im Bereich der Öffnung (16) des einen Gehäuseteils (2) und andererseits mit einem zentral in der Welle (13) angeordneten Zapfen (23) an dem anderen Gehäuseteil (3) axial abgestützt ist.

8. Wegsensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (6) des anderen Gehäuseteils (3) ein mit dem Kern (28) verbundener Führungskörper (30) aufgenommen ist, an dem eine spulenseitig am Gehäuseteil (3) abgestützte Druckfeder (32) angreift und der spulenabgewandt eine quer zum Kern (28) verlaufende Achse (35) mit einer Rolle (36) trägt, welche unter der Wirkung der Druckfeder (32) an der Stirnkurve (21) des Kurvenzylinders (14) abgestützt ist.

9. Wegsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse (35) beidendig aus dem Führungskörper (30) heraustritt und an ihren Endabschnitten mit jeweils einer Rolle (37) versehen ist, welche in Längsnuten (38) des Gehäuseteils (3) eingreifen, die zu beiden Seiten des Führungskörpers (30) ausgebildet sind.