DE19953617A1

DE19953617A1 - Vorrichtung zur Wegmessung

Info

Publication number: DE19953617A1
Application number: DE1999153617
Authority: DE
Inventors: Helmut Plener; Guenter Eisermann
Original assignee: MAN Nutzfahrzeuge AG; Robert Seuffer GmbH and Co KG
Current assignee: MAN Truck and Bus SE; Robert Seuffer GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-08
Filing date: 1999-11-08
Publication date: 2001-05-10
Also published as: EP1098180B1; EP1098180A1; DE50014691D1

Abstract

Eine Vorrichtung zur Wegmessung mit einer mechanischen Tasteinrichtung 1, einem Meßgeber 2 und einer Übertragungseinrichtung 3, welche eine lineare Verschiebung der Tasteinrichtung 1 auf den Meßgeber 2 überträgt, wobei der Meßgeber 2 ein durch die Übertragungseinrichtung 3 verformbares Teil 4 mit einem Sensor aufweist. In bevorzugter Weise wird die Vorrichtung als Getriebeschalter verwendet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Wegmessung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Stand der Technik

Eine derartige Vorrichtung besitzt eine mechanische Tastein richtung, einen Meßgeber und eine Übertragungseinrichtung, welche eine lineare Verschiebung der Tasteinrichtung auf den Meßgeber überträgt.

A - Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung dieser Art zu schaffen, welche einen einfachen und störunanfälligen Aufbau aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Meßgeber ein durch die Übertragungseinrichtung verformbares Teil mit einem Sensor aufweist, der ein der Verformung pro portionales elektrisches Signal liefert.

In bevorzugter Weise wird die Tasteinrichtung, welche die lineare Verschiebung berührend erfaßt, durch die Übertra gungseinrichtung mit einer der zu messenden Verschiebung entgegengesetzten mechanischen Vorspannung beaufschlagt. Die Übertragungseinrichtung kann von einem kompressiblen Medium, beispielsweise einer Feder, oder einem imkompressiblen Medi um, beispielsweise einer Hydraulikflüssigkeit, gebildet werden.

Die insbesondere als Schraubenfeder ausgebildete Übertra gungseinrichtung und die Tasteinrichtung können eine gemein same lineare bzw. axiale Führung aufweisen, wobei diese Führung stabförmig ausgebildet sein kann und sich im Innern der Schraubenfeder und eines hülsenförmigen Teils der Ta steinrichtung erstreckt. Das verformbare Teil kann eine mit dem Sensor zusammenwirkende verformbare Fläche besitzen, die sich quer zur Richtung der von der Übertragungseinrichtung zu übertragenden Verschiebung ausdehnt. Das verformbare Teil kann dabei den Boden einer Meßzelle bilden, in die die Über tragungseinrichtung eingesetzt ist. Die Übertragungseinrich tung kann hierzu einen Übertragungsfuß aufweisen, welcher im wesentlichen den gesamten Boden der becherförmigen Meßzelle bedeckt und an seiner dem verformbaren Teil zugewandten Fläche konvex gekrümmt ist. Die Abtasteinrichtung ist in bevorzugter Weise in einem Adapter verschiebbar geführt. Der Adapter kann durch eine Steck- oder Schraubverbindung oder andere geeignete Verbindung mit einem Bauteil verbunden werden, gegenüber welchem eine Verschiebbewegung eines ande ren Bauteils zu messen ist. Dabei kommt die Tasteinrichtung mit dem Bauteil in Berührung, dessen Verschiebung erfaßt bzw. gemessen werden soll. Es kann sich hierbei beispielsweise um ein Getriebeteil eines Kraftfahrzeugs handeln. Aus der linea ren bzw. axialen Führung der Tasteinrichtung resultierende Reibungskräfte wirken sich nicht auf die Meßgröße aus. Bei spielsweise durch Selbstkalibrierung können die Reibungskräfte kompensiert werden.

Der Adapter ist in geeigneter Weise mit einem Gehäuse verbun den, in welchem die elektronische Auswerteeinrichtung ange ordnet ist, die zur Auswertung der Sensorsignale dient. Dieses Gehäuse bildet gleichzeitig einen Schutz gegen hoch frequente Störungen und ist in bevorzugter Weise so ausgebil det, wie es in der DE 198 12 296 A1 beschrieben ist. Hier durch kann beim Einsatz in ein Getriebe ein Getriebeschalter gebildet werden.

B - Beispiele

Anhand der Figur wird an einem Ausführungsbeispiel die Erfin dung noch näher erläutert.

Die Vorrichtung besitzt eine Tasteinrichtung 1, welche in einem Adapter 10 in axialer Richtung verschiebbar geführt ist. Die Tasteinrichtung 1 besitzt ein hülsenförmiges bzw. zylindrisches Teil, welches sich in axialer Richtung im Adapter 10 erstreckt und ferner einen Tastkopf mit einer Tastfläche 13, die an ein zu überwachendes Bauteil zur abta stenden Anlage gebracht wird. Die Mantelfläche des zylindri schen Teils der Tasteinrichtung 1 kann hierzu an einer ent sprechenden Führungsfläche des Adapters 10 anliegen, wie es aus der Figur erkennbar ist. Zum Schutz gegen Verschmutzung kann eine Manschette 8 vorgesehen sein, welche zwischen dem Tastkopf und dem Adapter 10 vorgesehen ist.

Ferner erstreckt sich im Innern der Tasteinrichtung 1 eine stabförmige Führung 5. Um diese stabförmige Führung 5 ist eine Schraubendruckfeder 6 gewickelt. Die Schraubendruckfeder 6 stützt sich an ihrem einen Ende an einem Bund 14 der Ta steinrichtung 1 ab. An ihrem anderen Ende stützt sich die Schraubendruckfeder 6 an einem Übertragungsfuß 7 ab. Der Übertragungsfuß 7 und die stabförmige Führung 5 sind fest oder mit Formschluß miteinander verbunden. Durch die Feder wird eine Vorspannung erzeugt, mit welcher die Tasteinrich tung in axialer Richtung vorgespannt wird. Für den Bund 14 kann beispielsweise ein Anschlag 17 an der Innenwand der Meßzelle 9 vorgesehen sein. Hierdurch wird eine Axialver schiebung bis auf Blockstellung der Schraubendruckfeder 6 und damit eine mögliche Zerstörung oder überproportionale Verfor mung eines noch zu erläuternden verformbaren Teils 4 verhin dert.

Die Schraubendruckfeder 6 und der Übertragungsfuß 7 bilden eine Übertragungseinrichtung 3, mit welcher die axiale Ver schiebung der Tasteinrichtung 1 auf einen Meßgeber 2 übertra gen wird. Der Meßgeber 2 besitzt das verformbare Teil 4, beispielsweise in Form einer Scheibe oder Membran. Auf der vom Stützfuß 7 abgekehrten Fläche des verformbaren Teils 4 befindet sich ein Sensor, z. B. in Form von einem oder mehre ren Widerstandselementen aus Halbleitermaterial, beispiels weise Dehnungsmeßstreifen, die zu einer Meßbrücke verschaltet sein können. Der Sensor kann auch kapazitiv mit dem verform baren Teil 4 zusammenwirken. Bei einer axialen Verschiebung der Tasteinrichtung 1 wird diese über die Druckfeder 6 und den Übertragungsfuß 7 auf das verformbare Teil 4 übertragen. Die Verformung wird vom Sensor des Meßgebers 2 erfaßt und ein der Verformung proportionales Signal geliefert. Die Verfor mung entspricht der axialen Verschiebung der Tasteinrichtung 1. Für die Übertragungseinrichtung 3 kann auch ein nichtkom pressibles Medium, beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit verwendet werden, welche die Axialverschiebung der Tastein richtung 1 weiterleitet und dabei das verformbare Teil 4 verformt. Bei der axialen Verschiebung sich ergebende Rei bungskräfte können z. B. durch Selbstkalibrierung mit Hilfe einer Auswerteelektronik 12 kompensiert werden. Die Reibungs kräfte haben dann keinen Einfluß auf das Meßsignal.

Das verformbare Teil 4 kann die Bodenfläche einer becherför migen Meßzelle 9 bilden. Die Meßzelle 9 besitzt eine kreiszy lindrische Ausnehmung, in welche der Übertragungsfuß 7 einge setzt ist. Der Außendurchmesser des Übertragungsfußes 7 kann dabei etwa dem Innendurchmesser der Ausnehmung in der Meßzel le 9 entsprechen. Das verformbare Teil 4 und die Seitenwan dung der Meßzelle 9 können aus einem Stück hergestellt sein. In bevorzugter Weise besteht das verformbare Teil 4 und die Meßzelle 9 aus einem Keramikmaterial.

Die vom Meßgeber 2 abgegebenen Sensorsignale werden von der Auswerteelektronik 12 ausgewertet und können über eine elek trische Steckverbindung 15 weitergeleitet werden. Die Auswer teelektronik und auch die Meßzelle 9 mit dem Meßgeber 2 befinden sich in einem Gehäuse 11, welches in der Weise ausgebildet sein kann, wie es in der DE 198 12 296 A1 be schrieben ist. Durch dieses Gehäuse wird eine einwandfreie Ableitung hochfrequenter Störungen ohne Beeinträchtigung der Dichtwirkung von Dichtungen 16, welche zur Abdichtung des Gehäuses dienen, erreicht.

An dem der elektrischen Steckverbindung 15 entgegengesetzten Ende des Gehäuses 11 befindet sich der Adapter 10. Der Adap ter 10 ist, wie in der DE 198 12 296 A1 beschrieben, dicht in das Gehäuse eingesetzt. Durch Steck- oder Schraubverbindung kann der Adapter 10 fest mit einem Bauteil verbunden werden, gegenüber welchem die Verschiebung eines anderen Bauteils mittels der Tasteinrichtung 1 erfaßt werden soll. Hierbei können gleichmäßig auf einem Umfang verteilte Verbindungsmit tel, welche eine Ableitung hochfrequenter elektrischer Ströme vom Gehäuse 11 zum Adapter 10 gewährleisten, vorgesehen sein, wie es in der DE 198 12 296 A1 beschrieben ist. In Abhängig keit von der Verschiebung der Tasteinrichtung 1 können durch die dabei erzeugten Sensorsignale nach deren Auswertungen verschiedene Funktionen, z. B. Schaltfunktionen, bewirkt werden.

Bezugszeichenliste

1

Tasteinrichtung

2

Meßgeber

3

Übertragungseinrichtung

4

verformbares Teil

5

Führung

6

Druckfeder

7

Übertragungsfuß

8

Manschette

9

Meßzelle

10

Adapter

11

Gehäuse

12

Auswerteelektronik

13

Tastfläche

14

Bund

15

elektrische Steckverbindung

16

Dichtung

17

Anschlag

Claims

1. Vorrichtung zur Wegmessung mit einer mechanischen Tast einrichtung, einem Meßgeber und einer Übertragungsein richtung, welche eine lineare Verschiebung der Tastein richtung auf den Meßgeber überträgt, dadurch gekennzeich net, daß der Meßgeber (2) ein durch die Übertragungsein richtung (3) verformbares Teil (4) mit einem Sensor auf weist, der ein der Verformung proportionales elektrisches Signal liefert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (1) durch die Übertragungseinrichtung (3) mit einer zur zu messenden Verschiebung entgegenge setzten mechanischen Vorspannung beaufschlagt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß die Übertragungseinrichtung (3) und die Tastein richtung (1) eine gemeinsame lineare Führung (5) aufwei sen.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil (4) eine mit dem Sensor zusammenwirkende Fläche aufweist, die quer zur Richtung der von der Übertragungseinrichtung (3) übertra genen Verschiebung sich erstreckt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil (4) als dünne Scheibe oder Membran ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (3) einen am verformbaren Teil (4) anliegenden Übertragungsfuß (7) aufweist, der an der dem verformbaren Teil (4) zugewand ten Seite eine konvex gekrümmte Fläche besitzt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungseinrichtung (3) ein die Verschiebung der Tasteinrichtung (1) auf den Übertra gungsfuß (7) übertragendes kompressibles oder imkompres sibles Medium aufweist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das imkompressible Medium eine Hydraulikflüssigkeit ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kompressible Medium eine Druckfeder (6) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung (5) stabförmig ausgebil det ist und im Innern der als Schraubenfeder ausgebilde ten Druckfeder (6) und einem hülsenförmigen Teil der Ta steinrichtung (1) liegt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (6) zwischen den Über tragungsfuß (7) und die Tasteinrichtung (1) gespannt ist.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das verformbare Teil (4) den Boden einer Meßzelle (9) bildet, in die der Übertragungsfuß (7) und die Übertragungseinrichtung (3) eingesetzt sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand der Meßzelle (9) und das verformbare Teil (4) aus einem Formstück gebildet sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Formstück der Meßzelle (9) aus einem Keramikmaterial gebildet ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Verschiebung der Tastein richtung (1) vor einer Blockstellung der Druckfeder (6) angehalten ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die lineare Verschiebung der Tasteinrichtung (1) durch einen Anschlag (17) angehalten ist.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor von einem oder mehreren Dehnungsmeßstreifen gebildet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (1) in einem Ad apter (10) verschiebbar geführt ist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kalibrierung aus der Linearver schiebung der Tasteinrichtung (1) resultierende Reibungs kräfte kompensierbar sind.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Getriebeschalter ausgebildet ist.