DE3510601A1

DE3510601A1 - Kolbeneinheit fuer einen arbeitszylinder mit einer einrichtung zum erfassen der kolbenposition

Info

Publication number: DE3510601A1
Application number: DE19853510601
Authority: DE
Inventors: Eckard Alt; Walter Dipl.-Ing. 3000 Hannover Brausfeld; Hans 3013 Barsinghausen Kruppa; Dirk 3014 Laatzen Kröger; Thomas Dipl.-Ing. 3000 Hannover Liesenhoff; Rudolf 3007 Gehrden Möller; Reiner Dipl.-Ing. 3000 Hannover Staske; Erhard 3014 Laatzen Völz
Original assignee: Wabco Westinghouse Steuerungstechnik & Co 3000 Hannover GmbH; Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
Current assignee: Aventics GmbH
Priority date: 1985-03-23
Filing date: 1985-03-23
Publication date: 1986-09-25

Description

Kolbeneinheit für einen Arbeitszylinder mit einer
Einrichtung zum Erfassen der Kolbenposition Die Erfindung betrifft eine Kolbeneinheit für einen Arbeitszylinder mit einer Einrichtung zum Erfassen der Kolbenposition gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer bekannten Kolbeneinheit (Arbeitszylinder 323 702 800 0 der Firma WABCO Westinghouse Steuerungstechnik GmbH & Co.) gemäß der Gattung des Patentanspruchs 1 ist der Arbeitskolben geteilt ausgebildet. Der Arbeitskolben setzt sich aus einem auf der Kolbenstange angeordneten ringförmigen Träger und zwei auf dem Träger gelagerten mit einer Topfmanschette versehenen scheibenförmigen Kolbenteilen zusammen. Zwischen den beiden Kolbenteilen ist auf dem Träger ein ringförmiger Permanentmagnet angeordnet, der sich in radialer Richtung bis dicht zur Zylinderwandung hin erstreckt und Teil einer Einrichtung zum Erfassen der Kolbenposition ist. An die einander abgewandten Stirnseiten des Arbeitskolbens schließt je ein Dämpfungskolben an. Bei einer Bewegung des mit den Dämpfungskolben eine Kolbeneinheit bildenden Arbeitskolbens in Richtung auf den Zylinderdeckel oder auf den Zylinderboden zu tauchen die Dämpfungskolben jeweils in eine im Zylinderdeckel bzw. im Zylinderboden vorgesehene Ausnehmung ein.
Diese in einem Arbeitszylinder angeordnete bekannte Kolbeneinheit weist bedingt durch den zwischen den Kolbenteilen angeordneten Ringmagneten eine relativ große axiale Erstreckung auf, wodurch der für den Kolbenhub nutzbare Zylinderraum im Vergleich zu einem Zylinder mit einer Kolbeneinheit ohne Permanentmagnet reduziert wird. Der Fertigungs- und Montageaufwand für diese Kolbeneinheit ist im übrigen relativ hoch.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Kolbeneinheit für einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß der für den Kolbenhub nutzbare Zylinderraum durch den Permanentmagneten nicht reduziert wird und die mit vergleichsweise einfachen Mitteln realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, eine Kolbeneinheit zu erhalten, die sich in jedem genormten Arbeitszylinder einsetzen läßt, ohne daß der für den Kolbenhub nutzbare Raum verringert wird. Durch die Anordnung eines scheibenförmigen Körpers aus magnetisierbarem Werkstoff im Arbeitskolben ist es möglich geworden, einen ringförmigen Permanentmagneten mit einem relativ kleinen Durchmesser zu verwenden und diesen raumsparend im Dämpfungskolben anzuordnen, da mittels des scheibenförmigen Körpers, welcher bis dicht an den Zylindermantel heranreicht, das Magnetfeld des Permanentmagneten gebündelt und gerichtet wird.
Anhand der Abbildung-wird nachstehend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die Abbildung zeigt einen Ausschnitt eines Arbeitszylinders mit einer einen Permanentmagneten enthaltenen Kolbeneinheit im Schnitt.
In einem Zylinder 1 mit mehreren Druckmittelanschlüssen 4 ist eine aus einem Arbeitskolben und zwei Dämpfungskolben bestehende Kolbeneinheit abgedichtet verschiebbar angeordnet. Die Kolbeneinheit ist auf einer Kolbenstange 6 aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff befestigt und unterteilt den Zylinder 1 in eine kolbenstangenseitige erste Druckmittelkammer 22 und eine der ersten Druckmittelkammer 22 gegenüber auf der anderen Seite der Kolbeneinheit liegende zweite Druckmittelkammer 16. In dem die zweite Druckmittelkammer 16 begrenzenden Zylinderboden 2 ist wie auch in dem hier nicht dargestellten Zylinderdeckel eine koaxial zur Kolbeneinheit angeordnete Ausnehmung 11 vorgesehen, in welche der sich in die zweite Druckmittelkammer 16 hineinerstreckende Dämpfungskolben 12, 10 eintaucht, bevor der Arbeitskolben seine bodenseitige Endlage erreicht. Über die Ausnehmung 11 ist d,e zweite Druckmittelkammer 16 mit dem Druckmittelanschluß 4 verbindbar. Eine im Zylinderboden 2 angeordnete Drosselbohrung 8 stellt eine ständige Verbindung zwischen der zweiten Druckmittelkammer 16 und dem Druckmittelanschluß 4 her.
Die Kolbeneinheit setzt sich, wie bereits im Vorstehenden erwähnt, aus einem Arbeitskolben und zwei Dämpfungskolben zusammen.
Der Arbeitskolben besteht aus einer zwei Dichtlippen 15, 17 aufweisenden Doppeltopfmanschette 15, 17, 19 und einem in dem Boden 19 der Doppeltopfmanschette 15, 17, 19 eingebetteten scheibenförmigen Körper 18 aus einem magnetisierbaren Werkstoff. An die einander abgewandten Stirnflächen des Bodens 19 der Doppeltopfmanschette 15, 17, 19 schließen die beiden Dämpfungskolben 12 und 20 an. Der sich in die zweite Druckmittelkammer 16 hineinerstreckende Dämpfungskolben 12 weist eine zentrisch angeordnete abgestufte Ausnehmung 13, 9 auf, wobei der den kleineren Durchmesser aufweisende Teil 9 der Ausnehmung 13, 9 in etwa dem Durchmesser der Kolbenstange 6 entspricht. Der den größeren Durchmesser aufweisende Teil 13 der Ausnehmung 13, 9 ist zum Boden 19 der Doppeltopfmanschette 15, 17, 19 hin gerichtet.
In dem den größeren Durchmesser aufweisenden Teil 13 der Ausnehmung 13, 9 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 14 angeordnet. Der Permanentmagnet 14 ist in seiner axialen Erstreckung so bemessen, daß er am Boden 19 der Doppeltopfmanschette 15, 17, 19 anliegt.
Jeder der beiden Dämpfungskolben 12, 20 weist auf seiner dem Arbeitskolben 15, 17, 19 abgewandten Seite einen in Umfangsrichtung verlaufenden Dichtring 10 bzw. 21 auf, welcher beim Eintauchen des Dämpfungskolbens in die zugeordnete Ausnehmung dichtend an der die Ausnehmung begrenzenden Wandung anliegt. Die aus den beiden Dämpfungskolben 12, 20 und dem Arbeitskolben 15, 17, 19 bestehende Kolbeneinheit wird mittels einer auf der Kolbenstange 6 angeordneten Scheibe 23 und einer auf den freien Endbereich der Kolbenstange 6 aufgeschraubten Mutter 5 auf der Kolbenstange 6 gehalten. Auf dem Zylindermantel ist wenigstens ein mit dem Permanentmagneten 14 zusammenwirkender Sensor 24 angeordnet.
Der Magnetfluß erfolgt, wie in der Abbildung dargestellt, in der Weise, daß die Feldlinien am Pol "N" aus dem Permanentmagneten 14 austreten, von dem im Arbeitskolben 15, 17, 19 angeordneten scheibenförmigen Körper 18 gebündelt und zum Mantel des Zylinders 1 hin geleitet werden, aus dem Zylinder 1 austreten und im Bereich des Pols "S" des Permanentmagneten 14 wieder in den Zylinder eintreten.
Beim Vorbeifahren der Kolbeneinheit am Sensor 24 wird der Sensor 24 vom Magnetfeld des Permanentmagneten 14 beeinflußt und gibt ein Signal ab.
Anstelle einer Doppeltopfmanschette kann als Arbeitskolben ein aus einem metallischen Werkstoff bestehender Kolben mit einem auf seinem Umfang angeordneten Dichtelement verwendet werden. Bei einem derartigen Kolben erübrigt sich die Anordnung einer zusätzlichen Scheibe aus magnetisierbarem Werkstoff, wenn der aus metallischem Werkstoff bestehende Teil des Kolbens magnetisierbar ist.
Die Aussage, daß im oder am Arbeitskolben ein Körper aus magnetisierbarem Werkstoff angeordnet ist, bedeutet, daß der Körper in einen Kunststoffkolben eingebettet oder der Körper der metallische Teil eines aus Dichtelement und metallischen Träger bestehenden Arbeitskolben oder ein am Boden eines Kolbens oder ein in der Nähe des Kolbens angeordneter Körper sein kann.
Vorzugsweise ist der Dampfungskolben 12 in seinem mit einem Pol des Permanentmagneten 14 in Berührung stehenden Bereich aus magnetisierbarem Material ausgeführt, um so einen Gegenpol zu dem magnetisierbaren Teil (scheibenförmiger Körper 18) des Arbeitskolbens 15, 17, 19 zu erhalten.
Anstelle des scheibenförmigen Körpers 18 kann im oder am Arbeitskolben 15, 17, 19 z. B. auch ein sich zum Zylindermantel hin erstreckender stabförmiger Körper aus magnetisierbarem Werkstoff angeordnet werden.
Es ist zweckmäßig, bei der Herstellung der Kolbeneinheit den dem Arbeitskolben 15, 17, 19 zugeordneten, aus magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Körper 18 mit dem vom Dämpfungskolben 12 umgebenen ringförmigen Körper (Permanentmagnet 14) fest zu verbinden und erst anschließend den ringförmigen Körper 14 zu magnetisieren. Eine solche Herstellungsweise ermöglicht eine genauere und bessere Festlegung des Arbeitspunktes des magnetischen Teiles der Kolbeneinheit.
Der aus magnetisierbarem Werkstoff bestehende Teil im oder am Arbeitskolben kann sowohl scheibenförmig als auch stabförmig ausgebildet sein.

Claims

Patentansprüche 1. Kolbeneinheit für einen Arbeitszylinder mit einer Einrichtung zum Erfassen der Kolbenposition mit folgenden Merkmalen: a) die Kolbeneinheit besteht aus einem Arbeitskolben und wenigstens einem Dämpfungskolben, welcher an den Arbeitskolben anschließt und bei einer Bewegung des Arbeitskolbens in Richtung auf den Zylinderdeckel bzw. auf den Zylinderboden zu in eine im Zylinderdeckel bzw. im Zylinderboden angeordnete Ausnehmung eintaucht, bevor der Arbeitskolben eine Endlage erreicht; b) im oder am Arbeitskolben ist ein aus einem magnetisierbaren Werkstoff bestehender Körper angeordnet; c) dem Arbeitskolben ist ein mit dem Arbeitskolben bewegbarer Permanentmagnet zugeordnet, welcher mit einer am Zylinder angeordneten, vom Magnetfeld des Permanentmagneten beeinflußbaren Sensoreinrichtung zusammenwirkt; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: d) der Permanentmagnet (14) ist im Dämpfungskolben (12) angeordnet; e) der aus einem magnetisierbaren Werkstoff bestehende Körper (18) erstreckt sich radial nach außen in Richtung auf die Zylinderwandung zu; f) der Permanentmagnet (14) und der Körper (18) aus magnetisierbarem Werkstoff sind derart zueinander angeordnet, daß das Magnetfeld des Permanent- magneten (14) von dem Körper (18) aus magnetisierbarem Werkstoff gebündelt und zum Zylindermantel hin geleitet wird.
2. Kolbeneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet als Ringmagnet (14) ausgebildet ist.
3. Kolbeneinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetisierbare Körper als Scheibe (18) ausgebildet ist.
4. Kolbeneinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: a) der Dämpfungskolben (12) weist eine zum Arbeitskolben (15, 17, 19) hin offene Ausnehmung (13) auf, die zur Aufnahme des Permanentmagneten (14) dient; b) der Arbeitskolben besteht aus einer Doppeltopfmanschette, in deren Boden eine den magnetisierbaren Körper bildende Stahlscheibe (18) eingebettet ist.
5. Kolbeneinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil des Dämpfungskolbens (12), welcher einem Pol des Permanentmagneten (14) zugeordnet ist, aus einem magnetisierbaren Material besteht.
6. Kolbeneinheit nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Arbeitskolben zugeordnete magnetisierbare Körper (18) mit dem Permanentmagneten (14) fest verbunden ist.