DE3839175A1 - Lastsensor - Google Patents
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- G01B7/16—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. by resistance strain gauge
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Description
Die Erfindung betrifft einen Lastsensor gemäß dem Oberbegriff von
Anspruch 1.
Derartige, einerseits mit den gefederten und andererseits mit den
ungefederten Teilen eines Fahrzeuges verbundene Lastsensoren die
nen zur Erkennung der zugeladenen Last eines Fahrzeuges. Es ist
bekannt, die Zuladung über den Druck beispielsweise in einer hy
dropneumatischen Federung zu erfassen. Für Fahrzeuge ohne pneuma
tische oder hydropneumatische Federung ist eine solche Druckaus
wertung nicht ohne hohen apparativen Aufwand gegeben. Bekannt ist
es ferner, die lastabhängige Einfederung der Fahrzeugachsen über
ein an der Fahrzeugachse angeordnetes Gestänge, welches auf ein
aufbaufestes Potentiometer wirkt, aufzuzeigen. Bedingt durch die
Schleifkontakte und das aufwendige Übertragungsgestänge sind sol
che Potentiometergeber mechanisch aufwendig und unterliegen me
chanischem Verschleiß, wobei außerdem spezielle Auswerteschaltun
gen benötigt werden, da sie ein analoges Signal abgeben. Ebenso
ist die Anordnung von Lichtschranken als Möglichkeit zur Erken
nung der Zuladung bekannt, wobei dies zwar eine berührungslose
Möglichkeit bietet, jedoch die Schmutzempfindlichkeit der Licht
schranken sehr nachteilig ist und dementsprechend diese Anordnung
nur auf solche Einsatzfälle begrenzt ist, bei denen die Fahrzeuge
einer äußerst geringen Verschmutzung ausgesetzt sind oder daß zum
Schutze dieser Sensoren gegen Verschmutzung ein hoher Aufwand für
die Abkapselung erforderlich ist.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen im Aufbau
einfachen Lastsensor zu schaffen, welcher berührungslos arbeitet,
schmutzunempfindlich ist und auf einfache Weise eine sichere Er
kennung der zugeladenen Last ermöglicht. Der Lastsensor soll außer
dem auf eine vorgegebene, gewünschte Anzahl von Laststufen
ausgelegt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Last
sensor aus mindestens einem Magneten und einem magnetempfindli
chen Element besteht, die in festem Abstand miteinander verbunden
sind und einen Zwischenraum bilden, in welchem ein aus magnetisch
leitendem Material bestehendes Bauteil lastabhängig verschiebbar
angeordnet ist. Diese gegenüberliegende Anordnung der Magnete und
der magnetempfindlichen Elemente ermöglicht einen berührungslos
arbeitenden Lastsensor, wobei durch Eintauchen des magnetisch
leitenden Materiales der magnetische Fluß zwischen den Magneten
und den magnetempfindlichen Bauteilen unterbrochen wird. Damit
arbeitet dieser Lastsensor schmutzunempfindlich.
Ein sehr einfacher Aufbau des Lastsensors wird erfindungsgemäß
dadurch erhalten, daß die Magnete als Dauermagnete ausgebildet
sind. Entsprechend weiteren Merkmalen der Erfindung sind die mag
netempfindlichen Elemente von Reed-Kontakten gebildet oder sie
bestehen erfindungsgemäß aus Hallschaltern.
Um eine einwandfreie Schaltfunktion des magnetempfindlichen Ele
mentes zu erhalten, ist gemäß einem Merkmal der Erfindung das
Bauteil aus magnetisch leitendem Material ein Stahlstab, der eine
Breite aufweist, die etwa der doppelten Breite des Magneten ent
spricht.
Entsprechend der gewünschten Anzahl von Laststufen werden die
Magnete und die gegenüberliegenden magnetempfindlichen Elemente
gewählt, wobei erfindungsgemäß die Magnete in einer Ebene ange
ordnet sind, während in einer dazu parallelen und den Zwischen
raum bildenden Ebene die magnetempfindlichen Elemente den Magne
ten gegenüberliegend angeordnet sind und das Bauteil aus magne
tisch leitendem Material durch eine mit Aussparungen versehene
Stahlplatte gebildet ist.
Für den Anschluß an einen Mikroprozessor ist es vorteilhaft, wenn
die Erzeugung und dementsprechend auch die Abfrage der Signale in
codierter Form erfolgt. Hierzu sind erfindungsgemäß die Ausspa
rungen in der Stahlplatte so angeordnet, daß mittels einer vorge
gebenen Codierung eine stetige Zunahme der Laststufen erfolgt.
Zur Schaffung von acht Laststufen werden erfindungsgemäß drei
Magnete in einer Ebene und in der dazu parallelen Ebene drei mag
netempfindliche Elemente angeordnet. Erfindungsgemäß wird dabei
die Codierung für die den Laststufen zugeordneten Signale im
Binärcode vorgenommen oder es erfolgt gemäß einer weiteren vor
teilhaften Ausführung die Anordnung der Aussparungen im Scherma
terial derart, daß eine Codierung für die den Laststufen zugeord
neten Signale im Graycode erfolgt. Diese Codierung ist insofern
besonders vorteilhaft, da bei fortschreitender Laststufe jeweils
nur eine Stelle geändert wird, wodurch eine Fehlererkennung, näm
lich Änderung von mehr als einer Stelle, leicht durchgeführt wer
den kann.
An Hand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 die Anordnung des erfindungsgemäßen Lastsensors zwischen
Fahrzeugaufbau und Fahrzeugachse in schematischer Darstel
lung;
Fig. 2 die schematische Darstellung des Lastsensors;
Fig. 3 den Lastsensor gem. Fig. 2, wobei durch Eintauchen des
magnetisch leitenden Bauteiles der magnetische Fluß zum
magnetempfindlichen Element unterbrochen ist;
Fig. 4 die Anordnung zweier magnetempfindlicher Elemente und die
entsprechende Ausgestaltung des aus magnetisch leitendem
Material bestehenden Bauteiles zur Anzeige dreier Laststu
fen;
Fig. 5 die Anordnung zweier Magnete und die Ausbildung des magne
tisch leitenden Bauteiles zur Realisierung von vier Last
stufen;
Fig. 6 die Anordnung dreier Magnete und die Ausbildung des aus
magnetisch leitendem Material bestehenden Bauteiles zur
Realisierung von acht Laststufen in schematischer Darstel
lung;
Fig. 7 eine Ausbildung des aus magnetisch leitendem Material be
stehenden Bauteiles, wobei eine Codierung im Graycode er
möglicht wird.
In Fig. 1 ist die Anordnung eines Lastsensors 4 zwischen einem
Fahrzeugaufbau 1 und einer ein Fahrzeugrad 2 tragenden Achse 3
gezeigt. Der Fahrzeugaufbau 1 stellt die gefederten Teile dar,
während das Rad 2 und die Achse 3 die ungefederten Teile bilden.
Die Achse 3 ist gegenüber dem Fahrzeugaufbau 1 beispielsweise
über eine nicht eingezeichnete Schraubenfeder abgestützt, wobei
in Abhängigkeit der Belastung des Fahrzeugaufbaues 1 eine Einfe
derung erfolgt und dadurch eine Relativbewegung zwischen den in
Abhängigkeit der Einfederung zueinander relativ beweglichen Teile
des Lastsensors 4 bewirkt wird.
Die schematische Darstellung des Lastsensors 4 in den Fig. 2
und 3 zeigt, daß dieser aus einem Magneten 5 besteht, der mit ei
nem magnetempfindlichen Element 6 einen Zwischenraum 10 bildet.
Die aus Magnet 5 und magnetempfindlichem Element 6 bestehende
Baueinheit ist beispielsweise am Fahrzeugaufbau 1 befestigt,
während ein aus magnetisch leitendem Material bestehendes Bauteil
7 fest mit der Achse 3 verbunden ist. Bei der Stellung des Bau
teiles 7 gem. Fig. 2 wird ein vom Magneten 5 gebildetes Magnet
feld 8 nicht verändert und wirkt auf das magnetempfindliche Ele
ment 6. Durch Eintauchen des Bauteiles 7 in den Zwischenraum 10
wird - wie dies Fig. 3 zeigt - das Magnetfeld 8 verändert, wobei
der magnetische Fluß zwischen dem Magneten 5 und dem magnetemp
findlichen Element 6 unterbrochen wird.
Entsprechend Fig. 4 sind zwei magnetempfindliche Elemente 6 und 61
vorgesehen, die mit entsprechenden Magneten zusammenwirken, wäh
rend das Bauteil 7 aus magnetisch leitendem Material einen mit
dem magnetempfindlichen Element 6 zusammenwirkenden Stahlstreifen
7 und einen mit dem magnetempfindlichen Element 61 zusammenwir
kenden Stahlstreifen 71 aufweist. Diese beiden Streifen 7 und 71
bilden eine Stufe, so daß eine Laststufe A dann gebildet ist,
wenn keines der Teile 7 und 71 in den Zwischenraum zwischen den
magnetempfindlichen Elementen 6, 61 und den Magneten eintaucht.
Beim Einfedern der Achse infolge Zuladung taucht zuerst das Bau
teil 7 zwischen das magnetempfindliche Element 6 und den zugeord
neten Magneten ein, wodurch der magnetische Fluß zum magnetemp
findlichen Element 6 unterbrochen wird. Bei dieser Lage des Ele
mentes 7 ist eine Laststufe B erreicht. Bei weiterer Zuladung
taucht der dem magnetempfindlichen Element 61 zugeordnete Strei
fen 71 ein und unterbricht dadurch auch den Magnetfluß zum mag
netempfindlichen Element 61, wobei dann diese Stellung der Last
stufe C entspricht.
In Fig. 5 ist eine Ausführungsform des mit einem Streifen 71 ver
sehenen Bauteiles 7 aus magnetisch leitendem Material gezeigt,
wobei im Bereich des Streifens 7 eine Aussparung 9 vorgesehen
ist. Bedingt durch die Anordnung dieser Aussparung 9 lassen sich
vier Laststufen verwirklichen, wobei in den einzelnen Laststufen
die Signale in codierter Form in der nachfolgenden Reihenfolge
erscheinen:
Dem magnetempfindlichen Element 6 bzw. 61 ist ein Magnet zugeord
net, wobei das aus magnetisch leitendem Material bestehende Bau
teil 7 durch einen streifenförmigen Stahlstab gebildet ist und
mit einem dem zweiten magnetempfindlichen Element 61 zugeordneten
Streifen 71 ein Bauteil bildet. Die Streifen 7 und 71 sind dabei
in einer Breite ausgeführt, die etwa der doppelten Breite des
Magneten entspricht. Der Abstand der Magnete zueinander bzw. der
magnetempfindlichen Elemente 6, 61 entspricht somit auch minde
stens der Breite eines Magneten. Oder anders ausgedrückt: Die
Streifenbreite der Bauteile 7 und 71 entspricht der doppelten
Magnetbreite.
Die Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbei
spiel für einen Lastsensor mit acht Laststufen. Hierbei sind die
den magnetempfindlichen Elementen 6, 61 und 62 zugeordneten, aus
magnetisch leitendem Material bestehenden Bauteilstreifen 7, 71
und 72 einteilig ausgeführt und weisen die Aussparungen 9 und 91
auf. Die Codierung im Binärcode ist nachfolgend dargestellt:
Eine weitere vorteilhafte Ausführung ist in Fig. 7 gezeigt. Die
den magnetempfindlichen Elementen 6, 61 und 62 zugeordneten Strei
fen aus magnetisch leitendem Material 7, 71 und 72 sind so mit
Aussparungen 9 und 91 versehen, daß eine Codierung im Graycode
ermöglicht ist. Bei einer solchen Codierung wird bei fortschrei
tender Laststufe jeweils nur eine Stelle geändert, wodurch eine
Fehlererkennung beispielsweise bei Änderung von mehr als einer
Stelle leicht durchgeführt werden kann. Die beispielsweise einem
Mikroprozessor zugeführten Signale sind für die einzelnen Last
stufen folgende:
Vorteilhafterweise wird der Lastsensor im Bereich der Hinterachse
zwischen dieser und der Karosserie angeordnet. Hierbei ist es oh
ne weiteres möglich, das aus magnetisch leitendem Material beste
hende Bauteil 7 auch aus Teilen der Karosserie zu bilden, wobei
dann der aus Magneten und magnetempfindlichen Elementen bestehen
de Sensorkopf an der gegenüberliegenden geeigneten Stelle - bei
spielsweise der Achse - eingebaut ist.
Claims (10)
1. Lastsensor, welcher einerseits mit den gefederten und anderer
seits mit den ungefederten Teilen eines Fahrzeuges verbunden
ist und aus relativ zueinander beweglichen Teilen besteht,
welche in Abhängigkeit der Belastung des Fahrzeuges ein
Anzeige- bzw. Stellsignal erzeugen, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Lastsensor (4) aus minde
stens einem Magneten (5) und einem magnetempfindlichen Element
(6) besteht, die in festem Abstand miteinander verbunden sind
und einen Zwischenraum (10) bilden, in welchem ein aus magne
tisch leitendem Material bestehendes Bauteil (7) lastabhängig
verschiebbar angeordnet ist.
2. Lastsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Magnete (5) als Dauermagnete ausgebildet sind.
3. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich
net, daß die magnetempfindlichen Elemente (6) von Reed-Kontak
ten gebildet sind.
4. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeich
net, daß die magnetempfindlichen Elemente aus Hallschaltern
bestehen.
5. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß das Bauteil (7) aus magnetisch leitendem Material ein
Stahlstab ist, der eine Breite aufweist, die etwa der doppel
ten Breite des Magneten (5) entspricht.
6. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Magnete (5) in einer Ebene angeordnet sind, wäh
rend in einer dazu parallelen und den Zwischenraum (10) bil
denden Ebene die magnetempfindlichen Elemente (6) den Magneten
(5) gegenüberliegend angeordnet sind und das Bauteil (7) aus
magnetisch leitendem Material durch eine mit Aussparungen (9)
versehene Stahlplatte gebildet ist.
7. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß bei der Einfederung die Aussparungen (9, 91) in der
Stahlplatte (Bauteil 7, Streifen 71, 72) mittels einer vorge
gebenen Codierung eine stetige Zunahme der Laststufen bewir
ken.
8. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeich
net, daß drei Magnete (5) in einer Ebene und in der dazu pa
rallelen Ebene drei magnetempfindliche Elemente (6, 61, 62)
angeordnet sind, wodurch mittels der mit Aussparungen (9, 91)
versehenen Stahlplatte (Bauteil 7, Streifen 71, 72) acht Last
stufen ermöglicht werden.
9. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Codierung für die den Laststufen zugeordneten
Signale im Binärcode erfolgt.
10. Lastsensor nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß die Codierung für die den Laststufen zugeordneten
Signale im Graycode erfolgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883839175 DE3839175A1 (de) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | Lastsensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883839175 DE3839175A1 (de) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | Lastsensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3839175A1 true DE3839175A1 (de) | 1990-05-23 |
Family
ID=6367502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19883839175 Withdrawn DE3839175A1 (de) | 1988-11-19 | 1988-11-19 | Lastsensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3839175A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10241214B4 (de) * | 2002-09-06 | 2011-01-27 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Scheinwerferanordnung für Kraftfahrzeuge |
CN103368029A (zh) * | 2012-03-27 | 2013-10-23 | 比亚迪股份有限公司 | 一种时钟弹簧、转向器总成及其汽车 |
AT522413A1 (de) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Siemens Mobility Austria Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Abständen zwischen Wagenkästen und Fahrwerken von Fahrzeugen |
-
1988
- 1988-11-19 DE DE19883839175 patent/DE3839175A1/de not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10241214B4 (de) * | 2002-09-06 | 2011-01-27 | Automotive Lighting Reutlingen Gmbh | Scheinwerferanordnung für Kraftfahrzeuge |
CN103368029A (zh) * | 2012-03-27 | 2013-10-23 | 比亚迪股份有限公司 | 一种时钟弹簧、转向器总成及其汽车 |
CN103368029B (zh) * | 2012-03-27 | 2015-09-30 | 比亚迪股份有限公司 | 一种时钟弹簧、转向器总成及其汽车 |
AT522413A1 (de) * | 2019-04-10 | 2020-10-15 | Siemens Mobility Austria Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Bestimmung von Abständen zwischen Wagenkästen und Fahrwerken von Fahrzeugen |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |