DE3338443C1

DE3338443C1 - Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens von hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten

Info

Publication number: DE3338443C1
Application number: DE3338443A
Authority: DE
Inventors: Bernd Dipl.-Ing. 5448 Wissen Moser
Original assignee: Boge GmbH
Current assignee: ZF Boge GmbH
Priority date: 1983-10-22
Filing date: 1983-10-22
Publication date: 1984-10-11

Description

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß als elektrisch leitende Verbindung die zylindrische Innenfläche des Keramikrohres mit einer Metallbeschichtung versehen ist.
Um die elektrische Leitfähigkeit weiter zu verstärken, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß auf der zylindrischen Außenfläche der inneren Elektrode ein elektrisch leitender Ring angeordnet ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Dielektrikums entspricht.
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, daß die äußere und innere Elektrode im Hohlraum der Kolbenstange angeordnet sind und das Dielektrikum im Zylinder fixiert ist Vorteilhaft ist bei einer derartigen Ausführungsform, daß das berührungslos arbeitende physikalische Meßverfahren als kompakte Baueinheit in den Hohlraum der Kolbenstange aufgenommen werden kann, so daß eine einfache Integrierung möglich ist. Da alle verwendeten Bauteile rohrförmig sind, passen sie sich der Geometrie der Kolbenstange problemlos an. Ein solches System ist ohne große Veränderungen z. B. in der Kolbenstange eines Schwingungsdämpfers, einer Gasfeder oder einer hydropneumatischen Federung anwendbar.
Je nach Ausführung und Fahrzeugtyp ist bei einer weiteren Anwendungsform vorgesehen, daß die äußere und innere Elektrode im Zylinder angeordnet sind und das Dielektrikum im Hohlraum der Kolbenstange vorgesehen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schwingungsdämpfer im Schnitt, bei dem im Hohlraum der Kolbenstange ein Rohrkondensator angeordnet ist.
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 Schwingungsdämpfung dienende Dämpfungsmedium. Zur Befestigung des Schwingungsdämpfers im Fahrzeug sind Befestigungsvorrichtungen 5 und 6 vorgesehen.
In der hohl ausgebildeten Kolbenstange 3 befindet sich die erste Elektrode 8 und die zweitc Elektrode 11.
Die erste Elektrode 8 ist gegenüber der Kolbenstange 3 durch eine Isolierschicht 7 isoliert. Zwischen der ersten Elektrode 8 und der zweiten Elektrode 11 befindet sich ein Zwischenraum 12.
Da die erste Elektrode 8 zur zweiten Elektrode 11 im Abstand angeordnet ist, kann in den Zwischenraum 12 der rohrförmige Körper 13 während des Betriebes des Stoßdämpfers im Fahrzeug eintauchen. Durch das Eintauchen des rohrförmigen Körpers 13, der im Zylinderboden 14 des Zylinders 1 befestigt ist, entsteht zwischen der ersten Elektrode 8 und der zweiten Elektrode 11 eine variable Kapazität.
Als rohrförmiger Körper 13 ist bei dieser Ausführung ein Keramikrohr vorgesehen. Beim Eintauchen des Keramikrohres 13 zwischen die erste Elektrode 8 und die zweite Elektrode 11 wird eine Kapazitätsänderung erzeugt. Die variable Kapazität entsteht durch die unterschiedlichen Dielektrika.
Diese unterschiedlichen Dielektrika kommen deshalb zustande, da das Keramikrohr gegenüber dem Mineralöl, welches als Dämpfungsflüssigkeit vorgesehen ist, jeweils eine unterschiedliche Dielektrizitätskonstante aufweisen. Beim Eintauchen des Keramikrohres 13 wirkt die eintauchende Oberfläche als Dielektrikum.
Um den Ölspalt im Zwischenraum 12 weitgehendst auszuschließen, besitzt das Keramikrohr 13 auf seiner zylindrischen Innenfläche 9 eine elektrisch leitende Oberfläche. Dieser elektrisch leitende Effekt wird verstärkt, indem auf der Außenfläche der zweiten Elektrode 11 ein elektrisch leitender Ring 10 vorgesehen ist.
Durch die Anordnung der Elektrode 8 und 11 entweder in der hohlen Kolbenstange 3 oder im Zylinder 1 ergeben sich günstige Anschlußmöglichkeiten für die Zuleitungen 15, diese können als Anschlußstifte auf der Außenfläche entweder des Zylinders 1 oder der Kolbenstange 3 angebracht werden. Die Elektroden 8 und 11 sind zueinander unverschiebbar gehalten, und der rohrförmige Körper 13 ebenfalls. Der rohrförmige Körper 13 ist jedoch im entgegengesetzten Bauteil angeordnet, so daß sich während des Betriebes des Schwingungsdämpfers eine teleskopartige Verschiebung der Teile ineinander ergibt und der gewünschte Rohrkondensator seine Wirkung entfalten kann.
Bezugszeichenliste 1 - Zylinder 2 - Kolben 3 - Kolbenstange 4 - Hohlraum des Zylinders 5 - Befestigungsvorrichtung 6 - Befestigungsvorrichtung 7 - Isolierschicht 8 - erste Elektrode 9 - zylindrische Innenfläche 10 - elektrisch leitender Ring 11 - zweite Elektrode 12 - Zwischenraum 13 - rohrförmiger Körper (Keramikrohr, Dielektrikum) 14 - Zylinderboden 15 - Zuleitungen - Leerseite

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens von hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatischen Federungen, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem, mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei ferner im Innenraum durch eine äußere und eine innere, radial angeordnete rohrförmige Elektrode und ein Dielektrikum eine Kapazität gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daßdieäußere Elektrode (8) gegenüber dem aufnehmenden Bauteil isoliert angeordnet ist und daß im relativ zum ersten Bauteil axial verschiebbar angeordneten zweiten Bauteil das als Keramikrohr (13) ausgebildete Dielektrikum fixiert ist und zwischen äußerer (8) und innerer Elektrode (11) eintauchbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Innenfläche (9) des Keramikrohres (13) elektrisch leitend mit der zylindrischen Außenfläche der inneren Elektrode (11) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als elektrisch leitende Verbindung die zylindrische Innenfläche (9) des Keramikrohres (13) mit einer Metallbeschichtung versehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der zylindrischen Außenfläche der inneren Elektrode (11) ein elektrisch leitender Ring (10) angeordnet ist, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Dielektrikums entspricht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere (8) und innere Elektrode (11) im Hohlraum der Kolbenstange (3) angeordnet sind und das Dielektrikum (13) im Zylinder (1) fixiert Ist
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere (8) und innere Elektrode (11) im Zylinder (1) angeordnet sind und das Dielektrikum im Hohlraum der Kolbenstange (3) vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Wegbestimmung eines Kolbens von hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten wie Schwingungsdämpfer, Gasfedern und hydropneumatischen Federungen, wobei der Kolben über eine Kolbenstange in einem mit mindestens einem Dämpfungsmittel gefüllten Zylinder axial verschiebbar angeordnet ist, wobei ferner im Innenraum durch eine äußere und eine innere, radial angeordnete rohrförmige Elektrode und ein Dielektrikum eine Kapazität gebildet wird.

Es sind bereits Meßeinrichtungen, welche aus Kondensatoren und elektronischen Mitteln bestehen, bekannt (z. B. DD-PS 1 36 069). Diese Vorrichtungen dieneun ganz allgemein der Längenmessung, wobei in dieser Konstruktion die Vorteile eines einfachen kapazitiven Systems mit den mel3technischen Vortcilen des differenziellen kapazitiven Systems verbunden wurden. Hierzu ist einerseits ein Meßkondensator, dessen Kapazität durch die zu messende Verschiebung linear vcrändert wird, an eine Referenzwechselspannung angeschlossen und andererseits ist ein Referenz-Kondensator 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 (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. Vorrichtungen dieser Art sind in hydraulischen, pneumatischen oder hydropneumatischen Aggregaten nicht ohne weiteres einsetzbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine kapazitive Meßvorrichtung der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß Anschlußleitungen möglichst entfallen, so daß Störeinflüsse von äußeren Störgrößen auf die Meßwertauswertung möglichst vermieden werden, wobei eine sichere Auswertung der variablen Kapazität gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die äußere Elektrode gegenüber dem aufnehmenden Bauteil isoliert angeordnet ist und daß im relativ zum ersten Bauteil axial verschiebbar angeordneten zweiten Bauteil das als Keramikrohr ausgebildete Dielektrikum fixiert ist und zwischen äußerer und innerer Elektrode eintauchbar ist.

Bei dieser Anordnung ist von Vorteil, daß keine ungünstigen Leitungslängen vorhanden sind. Die elektrischen Anschlüsse für die beiden Elektroden werden direkt aus dem sie aufnehmenden Bauteil herausgeführt und liegen somit dicht nebeneinander. Durch Vermeidung von unnötigen Leitungslängen werden Störeinflüsse von außen weilgehend vermieden, so daß eine sichere Auswertung der Meßergebnisse erzielt werden kann. Des weiteren ist vorteilhaft, daß die Anbringung des Meßsystems dem Fahrzeugtyp entsprechend ausgewählt werden kann, so daß die Vorrichtung entweder kolbenstangenseitig oder zylinderseitig untergebracht wird, dadurch läßt sich eine Anordnung bei den ungefederten Massen des Fahrzeuges vermieden und eine karosserieseitige Anordnung kann ohne weiteres durchgeführt werden.

Darüber hinaus wirkt sich besonders günstig aus, daß bei Verwendung eines Keramikrohres als Dielektrikum aufgrund der Werkstoffeigenschaft auf eine Druck- und Temperaturkompensation im Meßsystem verzichtet werden kann.

Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die zylindrische Innenfläche des Keramikrohres elektrisch leilend mit der zylindrischen Außenfläche der inneren Elektrode verbunden ist. Durch eine derartige leitende Innenschicht läßt sich der durch die Toleranzen bedingte Ölspalt ausschließen. Dieser Ölspalt wirkt im Prinzip eines weiteren Dielektrikums, so daß aufgrund der Toleranzen und des damit veränderlichen Abstandes Streuungen in der Meßgröße auftreten, die durch die elektrisch leitende Verbindung ausgeschlossen werden.