DE3331170C1 - Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens von hydraulischen,pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens von hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatischen Federungen nach dem Rohrkondensatorprinzip, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem, mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei eine erste axial verschiebbare Elektrode durch die hohle Kolbenstange gebildet wird und eine zweite isoliert angeordnete Elektrode ortsfest im Zylinder gehalten ist und daß die erste und zweite Elektrode durch das als Dielektrikum wirkende Dämpfungsmittel voneinander getrennt und gegeneinander verschiebbar sind und die Kapazität zwischen beiden Elektroden gemessen wird, nach Patentanmeldung P 33 21 510,3.

Eine derartige Vorrichtung nach dem Hauptpatent dient zur berührungslosen Messung des Kolbenweges, wobei eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet ist und eine Integration in die Federung eines Fahrzeuges ohne große Veränderungen erfolgen kann.

Es sind bereits Meßeinrichtungen, welche aus Kondensatoren und elektrischen Mitteln bestehen, bekannt (z. B. DD-PS 1 36 069). Diese. Vorrichtungen dienen ganz allgemein der Längenmessung, wobei in dieser Konstruktion die Vorteile eines einfachen kapazitiven Systems mit den meßtechnischen Vorteilen des differenziellen kapazitiven Systems verbunden wurden. Hierzu ist einerseits ein Meßkondensator, dessen Kapazität durch die zu messende Verschiebung linear verändert wird, an eine Referenzwechselspannung angeschlossen und andererseits ist ein Referenzkondensator mit gleichem Dielektrikum an eine Wechselspannung gleicher Frequenz und entgegengesetzter Phase angeschlossen. Dabei lassen sich die Amplituden der Meßwechselspannung durch elektronische Mittel so variieren, daß die auf einer, beiden Kondensatoren gemeinsamen Elektrode induzierte Wechselspannung zu 0 wird. Eine derartige Meßeinrichtung ist besonders aufwendig und eine Anwendung beispielsweise in einem hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregat ist kaum ausführbar.
Darüber hinaus sind Meßvorrichtungen zur Messung einer Schichtdicke bekannt (z. B. GB-PS 21 06 651), bei der über einen Sensor die unterschiedliche auf den Kolben aufgetragene Schichtstärke gemessen wird, so daß über dieses Verfahren die Kolbenstellung ermittelt werden kann. Eine derartige Vorrichtung ist in einer Fahrzeugfederung nicht ohne weiteres einsetzbar.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine derartige Vorrichtung nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß neben einer besseren Auswertung der variablen Kapazität eine gleichzeitige Druck- und Temperaturkompensation ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß im zylindrischen Innenraum der im Zylinderboden fixierten Elektrode ein weiteres, im Abstand fest angeordnetes Rohr vorgesehen ist, welches als zusätzliche Elektrode mit der zweiten Elektrode einen Kondensator mit fester Kapazität bildet.

Vorteilhaft ist bei dieser Ausbildung, daß durch den isolierten Einbau eines zusätzlichen metallischen Zylinders als zusätzliche Elektrode in die am Zylinderboden bereits vorhandene Elektrode ein Kondensator mit fester Kapazität entsteht. Dabei erhält man den Vorteil einer kapazitiven Halbbrücke, welcher sich aus der variablen Kapazität (durch Verschiebung der Kolbenstange) und der festen im Zylinderboden verankerten Kapazität zusammensetzt.

Diese Anordnung ermöglicht neben einer besseren Auswertung der variablen Kapazität auch eine gleichzeitige Druck- und Temperaturkompensation, indem mittels einer geeigneten Elektronik das Verhältnis der beiden Kapazitäten berücksichtigt wird.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der F i g. 1 schematisch dargestellt. Es zeigt einen Schwingungsdämpfer im Schnitt, bei dem die hohle Kolbenstange zusammen mit einem Rohr einen ersten Kondensator und das Rohr mit einem weiteren zylindrischen Rohr einen zweiten festen Kondensator bildet.

Der in F i g. 1 dargestellte Schwingungsdämpfer besteht im wesentlichen aus dem Zylinder 1, dem Kolben 2 sowie der Kolbenstange 3. Im Hohlraum 4 des Zylinders 1 befindet sich das der Schwindungsdämpfung dienende Dämpfungsmedium. Zur Befestigung des Schwingungsdämpfers im Fahrzeug sind Befestigungsvorrichtungen 5 und 6 vorgesehen. Die hohl ausgebildete Kolbenstange 3 läßt sich teleskopartig über ein Rohr 7 verschieben, wobei das Rohr 7 im Zylinder in einer Isolationsmasse 8 fixiert und gegenüber den übrigen Bauteilen des Schwingungsdämpfers isoliert ist. Die hohle Kolbenstange 3 und das Rohr 7 bilden zusammen den Zylinderkondensator, wobei das im Hohlraum 4 befindliche Dämpfungsmedium als Dielektrikum für den Kondensator bildet. Die hohle Kolbenstange 3 bildet die erste Elektrode und ist über die Zuleitung 9, und das Rohr 7 bildet die zweite ortsfeste Elektrode und ist über die Zuleitung 10 zum Anschluß an einen entsprechenden Meßwertaufnehmer vorbereitet.

Die Steilheit der Kapazitätsänderung ist abhängig vom Abstand zwischen der Außenfläche des Rohres 7 und der Innenfläche der hohlen Kolbenstange 3 und dem sich dazwischen befindlichen Medium. Die hohle Kolbenstange ist koaxial im Abstand zum Rohr 7 angeordnet und der durch beide gebildete Zwischenraum nimmt das Dielektrikum auf.

Es stellt dabei der Abstand 11 die minimale Überdekkung und der Abstand 12 die maximale Überdeckung der beiden Oberflächen dar, die damit eine minimale bzw. maximale Kapazität erzeugen, welche entsprechend umgeformt den augenblicklichen Kolbenweg, d. h. die Position des Kolbens im Zylinder aufzeigen.

Im zylindrischen Innenraum 15 des Rohres 7 ist ein weiteres Rohr 14 befestigt, dabei ist das Rohr 14 ebenfalls im Abstand zum Rohr 7 angeordnet und zwischen beiden Rohren befindet sich die Dämpfungsflüssigkeit, die auch hier als Dielektrikum arbeitet. Durch die feste Zuordnung der beiden Rohre (7,14) zueinander entsteht ein Kondensator mit fester Kapazität. Das als weitere Elektrode arbeitende zylindrische Rohr 14 ist im Zylinderboden 8 ebenfalls isoliert und über die Zuleitung 16 an den Meßwertaufnehmer anschließbar. Das Rohr 7 und das Rohr 14 bilden wiederum einen Rohrkondensator, welcher der Druck- und Temperaturkompensation des Dielektrikums dient, wobei die Arbeitsweise des gesamten Systems als kapazitive Halbbrücke ausgelegt ist.

Bezugszeichenliste

1 — Zylinder

2 — Kolben

3 — Kolbenstange

4 — Hohlraum

5 — Befestigungsvorrichtung

6 — Befestigungsvorrichtung

7 — Rohr

8 — Isolationsmasse

9 — Zuleitung

10 —Zuleitung

11 — minimale Überdeckung

12 — maximale Überdeckung

13 — Zylinderboden

14 — weiteres Rohr

15 — Innenraum des Rohres 7

16 — Zuleitung

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

45

60

- Leerseite -

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens von hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatischen Federungen nach dem Rohrkondensatorprinzip, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem, mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei eine erste axial verschiebbare Elektrode durch die hohle Kolbenstange gebildet wird und eine zweite isoliert angeordnete Elektrode ortsfest im Zylinder gehalten ist und daß die erste und zweite Elektrode durch das als Dielektrikum wirkende Dämpfungsmittel voneinander getrennt und gegeneinander verschiebbar sind und die Kapazität zwischen beiden Elektroden gemessen wird (nach Patentanmeldung P 33 21 510,3), dadurch gekennzeichnet, daß im zylindrischen Innenraum (15) der im Zylinderboden (13) fixierten Elektrode (7) ein weiteres, im Abstand fest angeordnetes Rohr (14) vorgesehen ist, welches als zusätzliche Elektrode mit der Elektrode (7) einen Kondensator mit fester Kapazität bildet.