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Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Messung der Position eines Kolbens in einem Zylinder für hydraulische oder hydropneumatische Schwingungsdämpfer, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem mit einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist.
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Zur Messung der Kolbenposition in Hydraulikzylindern wurden bekanntlich verschiedene physikalische Effekte, wie beispielsweise eine Laufzeitmessung mittels Ultraschall, Kräfte durch mechanische Zugfedern, Widerstandsänderung in Potentiometer durch Umsetzung einer Linearbewegung in eine Drehbewegung sowie Änderung einer elektrischen Kapazität durch Eintauchen eines Stabes mit einem Kondensatorbelag in eine Bohrung der Kolbenstange, herangezogen.
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Weiterhin ist bekannt, dass die Kolbenbewegung in einfacher Weise zur Veränderung des magnetischen Widerstandes in einem magnetischen Kreis herangezogen werden kann.
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Ein Schwingungsdämpfer mit einer hohlen Kolbenstange ist aus der
DE 103 17 619 B3 bekannt, wobei innerhalb der hohlen Kolbenstange eine Meßanordnung angeordnet ist, die die Kolbenstangenbewegung sensiert. Die Messanordnung wird durch eine an der Innenwandung des Zwischenrohres befestigten Sensorfolie gebildet, die mit einem außerhalb des Schwingungsdämpfers befindlichen Magneten zusammenwirkt. Die Länge des Zwischenrohres erstreckt sich lediglich auf einen Bereich, der von der Meßanordnung zur Erfassung der Kolbenstangenbewegung benötigt wird.
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Aus der
DE 196 06 990 C2 ist ein teleskopartiger Schwingungsdämpfer, der zwischen dem Aufbau und dem Führungselement eines Rades eines Kraftfahrzeuges angeordnet ist, bekannt. In einer hohlen Kolbenstange ist ein Sensor angeordnet, der mit einer Spule innerhalb der Kolbenstangenführung zusammenwirkt. Eine derartige hohle Kolbenstange muss aus einem unmagnetischem Werkstoff bestehen, da sonst der in der Kolbenstange angeordnete Sensor kein verwertbares Signal liefert.
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Es wird eine zweigeteilte Kolbenstange eingesetzt, die über ein einschraubbares Verbindungsteil und ein einschraubbares Gelenk verschlossen wird. Es muss für eine ausreichend feste Verbindung eine ausreichende Wandstärke verwendet werden, da durch das Gewinde die effektive Wandstärke reduziert wird.
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Die
DE 196 47 506 A1 beschreibt ein Kolben-Zylinderaggregat, dass eine hohle Kolbenstange umfasst, die endseitig durch einen Boden und einen Deckel verschlossen ist, wobei der Boden und / oder der Deckel zu einem zwischen dem Boden und Deckel angeordneten Zwischenrohr als separate Bauteile ausgeführt sind. Innerhalb der hohlen Kolbenstange ist eine Zugstange angeordnet, die den Boden und den Deckel zu dem Zwischenrohr verspannt, wobei der hohle Innenraum mit einem Kunstmaterial gefüllt ist.
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Die
DE 4244204 A1 beschreibt einen hydro-pneumatischen dämpfenden Schwingungsdämpfer, bei dem von einem Verdrängungskörper Hydraulikflüssigkeit aus einem Dämpfungszylinder über eine Drossel gegen ein Gaspolster verdrängbar ist, wobei dieses mit einem Wegmeßsystem für die Erfassung des Einfederweges eines Stoßdämpfers ausgerüstet ist. Als Wegmeßsystem wird ein Ultraschall-Wegmeßsystem mit einem Permanentmagneten verwendet, der fest am Zylinder des Stoßdämpfers montiert ist und mit einem magnetostriktiven Wellenleiter, der längs einer axialen Bohrung eines Verdrängungselements angeordnet ist.
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Die
DE 4036704 CZ beschreibt einen Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit und / oder der Stellung zwischen einem Dämpferzylinder und einem mit der Kolbenstange verbundenen, sich mit diesem bewegendem Dämpferkolben für Kraftfahrzeuge bestehend aus einem Dauermagneten und einer mit dem Dauermagneten zusammenwirkenden, als axial erstreckendem zylindrischen Sensorwicklung, wobei der Dauermagnet mit einem und die Sensorwicklung mit dem anderen der sich relativ zueinander bewegenden Teile des Schwingungsdämpfers verbunden sind.
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Aus der
DE 4112276 C2 ist ein Sensor zur kontinuierlichen Messung der momentanen Position eines Dämpfungskolbens in einem aus magnetisierbaren Material bestehenden Dämpferzylinder eines Schwingungsdämpfers bekannt, bei dem ein einseitig offenes Schutzrohr über den Dämpfungszylinder gestülpt ist und mit der Kolbenstange des Dämpfungskolbens in Wirkverbindung steht. Der Sensor umfasst eine im Schutzrohr eingebettete zylindrische Spule und einem den Magnetkern bildenden Dämpfungszylinder.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Anordnung zur Wegbestimmung eines Kolbens in einem Zylinder für hydraulische oder pneumatische Schwingungsdämpfer zu schaffen, wobei der Sensor und sein Anschluss einen unkomplizierten Aufbau aufweisen soll, für die Regelung hinreichend genau Meßsignale liefert und der Anschluss bzw. die Zuleitung des Sensors einer geringen Belastung ausgesetzt ist. Eine weitere Aufgabe besteht darin, den Sensor in den Schwingungsdämpfer zu integrieren.
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Diese Aufgabe wird durch den Einbau eines Linearpositionssensors in die Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers mit kombiniertem Anschluss aller elektrischen Komponenten der Positions-Sensorik und Dämpfung gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Die Erfassung der translatorischen Kolbenstangenbewegung eines linearen Schwingungsdämpfers erfolgt mittels dem magnetostriktiven Prinzip. Ein magnetostriktiver Sensor wird in die Kolbenstange integriert und fest positioniert. Der Positionsmagnet wird am oberen Ende des Dämpferrohres angeordnet.
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Die elektrische Versorgung des Sensors und des Dämpfers kann je nach Bauraum in Form eines kombinierten Steckersystems, bestehend aus einem Kombi-Stecker oder einzelnen Steckern, erfolgen. Diese können wahlweise und bauartbedingt im Dämpferlager oder in der Dämpferlagerkappe positioniert werden. Ebenfalls möglich ist das Aufbringen einer Leiterbahn auf dem Sensor oder der Kolbenstange zur Stromversorgung einer Dämpferregelung.
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Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert, wobei
- 1 - Prinzipdarstellung des Schwingungsdämpfers,
- 2 - den oberen Abschnitt des Schwingungsdämpfers,
- 3 - die elektrische Anbindung des Linearpositionssensors/ der Dämpferregelung und
- 4 - die elektrische Anbindung des Linearpositionssensors/ der Dämpferregelung zeigt.
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Die 1 zeigt eine Prinzipdarstellung des Schwingungsdämpfers 1, der im Wesentlichen aus einem Dämpferrohr 2, einer Kolbenstange 3 mit dem Kolben 4 und dem Behälterrohr 5 besteht. Der Linearpositionssensor umfasst einen Sensorkopf 7, der am oberen Ende des Behälterrohres 5 und oder der Kolbenstange 3 angeordnet ist, und einem daran angeordneten Sensorstab 6, der in der hohlen Kolbenstange 3 fest positioniert ist.
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Das Dämpferrohr 2 weist an seinem oberen Ende eine gegenüber der Kolbenstange 3 abgedichtete Durchführung auf, wobei die Kolbenstange 3 von einem Positionsmagneten 8 umgeben ist.
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Die 2 zeigt den oberen Abschnitt des Schwingungsdämpfers 1. Oberhalb des Dämpferrohres 2, das durch die Dämpferkappe 9 verschlossen ist, ist in dieser der Positionsmagnet 8 angeordnet. Die Anordnung erfolgt derart, dass der Positionsmagnet 8 keine Bewegung in Bezug auf das Dämpferrohr 2 ausführen kann, während die Kolbenstange 3, mit dem eingesetzten Sensorstab 6 und dem Behälterrohr 5 eine Linearbewegung zueinander ausführen können.
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Die tatsächliche Position zueinander wird mittels dem Linearpositionssensor und dem Positionsmagneten 8 direkt detektiert. Die Länge des Sensorstabes 6 ist abhängig vom Hub des Dämpfers und ist derart ausgelegt, dass die Endpositionen (minimaler und maximaler Hub) innerhalb der Messlänge des Linearpositionssensors liegen.
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Wird nun auf Grund beispielsweise einer Fahrbahnunebenheit das Dämpferrohr 2 nach oben gedrückt, bewegt sich auch der an der Dämpferkappe 9 angeordnete Positionsmagnet 8 nach oben. Das System ist nicht von der Fahrwerkskinematik abhängig (z.B. Pushrod-Dämpfer).
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Über den aus Sensorstab 6 und Sensorkopf 7 gebildeten Linearpositionssensor wird über den Wellenleiter eine Laufzeitmessung durchgeführt. Die Messung wird im Sensorkopf 7 verarbeitet und in Form eines Spannungssignals wegproportional zur Relativbewegung von Dämpferrohr 2 und Kolbenstange 3 ausgegeben. Zur Auswertung des Signals werden die Anschlüsse 13 des Sensorkopfes 7 auf eine nicht näher dargestellte Auswertelektronik geführt.
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Die 3 und 4 zeigen eine Verbindung des Linearpositionssensors und / oder der Dämpfungsverstellung über ein Steckersystem mit der Stromversorgung und / oder der Auswerteeinheit.
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Die 3 zeigt den Sensorkopf 7 mit dem integrierten Anschluss 13 für einen Kombistecker.
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Die 4 zeigt den Sensorkopf 7 mit einem über ein Kabel 10 angebundenen Anschluss 13 für einen Kombi-Stecker.
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Die Kabel 10 der Kombi-Stecker werden nach außen geführt, wobei die Dämpferlagerkappe 11 die Aufnahme 12 mit dem Sensorkopf 7 abdeckt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- - Schwingungsdämpfer
- 2
- - Dämpferrohr
- 3
- - Kolbenstange
- 4
- - Kolben
- 5
- - Behälterrohr (Schutzrohr)
- 6
- - Sensorstab
- 7
- - Sensorkopf
- 8
- - Positionsmagnet
- 9
- - Dämpferkappe
- 10
- - Kabel
- 11
- - Dämpferlagerkappe
- 12
- - Aufnahme
- 13
- - Anschlüsse
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10317619 B3 [0004]
- DE 19606990 C2 [0005]
- DE 19647506 A1 [0007]
- DE 4244204 A1 [0008]
- DE 4036704 [0009]
- DE 4112276 C2 [0010]
