DE4036704A1

DE4036704A1 - Sensor in einem schwingungsdaempfer fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4036704A1
Application number: DE19904036704
Authority: DE
Inventors: Zhen Dipl Ing Huang; Ludger Dipl Ing Gesenhues; Hans-Juergen Hoffmann; Klaus Dipl Ing Schmidt; Reinhard Dr Ing Hoelscher; Thomas Kruener
Original assignee: August Bilstein GmbH
Current assignee: ThyssenKrupp Bilstein GmbH
Priority date: 1990-11-17
Filing date: 1990-11-17
Publication date: 1992-05-21
Also published as: DE4036704C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit und/oder der Stellung zwischen einem Dämpferzylinder und einem mit einer Kolbenstange verbunden en, sich in diesem bewegenden Dämpferkolben eines Schwin gungsdämpfers für Kraftfahrzeuge.

Derartige Schwingungsdämpfer werden als Bindeglieder zur Über tragung der Schwingungen von der Fahrbahnoberfläche über das Rad-Federsystem auf die Karosserie eingesetzt, wobei insbeson dere hydraulische, steuer- bzw. regelbare Schwingungsdämpfer zum Einsatz kommen, die einen hohen Fahrkomfort als auch eine größere Fahrsicherheit gewährleisten.

In der DE-OS 24 41 172 wird eine hydraulische Dämpfungseinrich tung gezeigt, bei der über die Position des Radträgers gegenüber der Karosserie und die vertikale Beschleunigung die Dämpfungs kraft geregelt wird. Diese Dämpfungseinrichtung wurde hauptsäch lich für Fahrzeuge, die einer hohen Belastung durch Bodenuneben heiten ausgesetzt sind, insbesondere Landfahrzeugen, entwickelt, bei denen der Fahrkomfort keine entscheidende Rolle spielt. Weiterhin wird in der DE-PS 39 09 190 ein Schwingungsdämpfersen sor für ein semiaktiv geregeltes Fahrwerk eines Kraftfahrzeuges zur Messung der Relativgeschwindigkeit zwischen Aufbau und Achse beschrieben. Der Sensor besteht aus einer Sensorwicklung, welche sich in der mit der Kolbenstange verbundenen Abdeckung befindet, und einem Dauermagnet, welcher an der Führungsverschlußseite des Dämpfungszylinders angeordnet ist. Der Sensor liefert über die induzierte Spannung in der Sensorwicklung nur ein Signal für die Relativgeschwindigkeit, eine Messung und damit eine Ein stellung des Ein- und Ausfahrhubes des Dämpfungskolbens ist nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schwingungs dämpfer zu schaffen, bei dem ohne Verwendung von komplizier ten und aufwendigen Sensoren neben der Relativgeschwindigkeit zwischen Aufbau und Achse auch die Endposition des Ein- und Ausfahrhubes gemessen und eingestellt werden kann, wodurch neben der gesteigerten Fahrsicherheit und dem Fahrkomfort auch die Lebensdauer des Schwingungsdämpfers erhöht wird.

Die Aufgabe wird durch einen Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach den Merkmalen der Patentansprüche ge löst, wobei die Sensorwicklung von der mit der Kolbenstange ver bundenen Abdeckung aufgenommen werden kann und der Dauermagnet mit dem Dämpferzylinder verbunden ist oder die Sensorwicklung in die aus nicht magnetisierbaren Material bestehende Wandung des Dämpferzylinders eingebracht und der Dauermagnet mit dem Dämpferkolben oder mit dem in den Dämpferzylinder eintauchenden Teil der Kolbenstange verbunden ist.

Die die Endstellung des Ein- und Ausfahrhub angebende getrennt abgreifbare, erhöhte induzierte Spannung an den Enden der Sen sorwicklung wird durch eine erhöhte Windungszahl je Längeneinheit in den Endbereichen realisiert, wobei insbesondere das Aufbringen zweier getrennter Wicklungen, die auf den Endabschnitten der Sen sorwicklung liegen, bei getrennter Führung der Anschlüsse nach außen die unterschiedlichsten Auswertemöglichkeiten bietet. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, die Sensor wicklung in den Endbereichen mehrlagig zu wickeln oder die Win dungen dichter zu legen.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert, wobei

Fig. 1 einen Schwingungsdämpfer mit der in der Abdeckung enthaltenen Sensor- und Meßwicklungen und einem mit dem Dämpferzylinder verbundenen Dauermagnet

Fig. 2 ein Detail mit dem oberen Abschnitt der Sensor wicklung und einem Dauermagnet mit Zwischenlage,

Fig. 3 einen Schwingungsdämpfer ohne Abdeckung mit auf dem Dämpferzylinder aufgebrachten Sensor- und Meßwicklun gen und einem an der beweglichen Kolbenstange be festigten Magneten und

Fig. 4 einen Schwingungsdämpfer mit auf dem Dämpferzy linder aufgebrachten Sensor- und Meßwicklungen und einem in der Abdeckung enthaltenen Magneten zeigt.

Der in Fig. 1 dargestellte hydraulische, regelbare Schwingungs dämpfer besteht im wesentlichen aus einem Dämpferzylinder 1, der durch einen Führungsverschluß 5 verschlossen ist, einem mit einer Kolbenstange 2 verbundenen Dämpferkolben 3 und einer mit der Kolbenstange 2 verbundenen, aus nicht magnetisierbaren Material bestehenden Abdeckung 4. Im Dämpferzylinder 1 befinden sich zwei Arbeitsräume, die durch den Trennkolben 6 getrennt werden. Unter halb des Trennkolbens 6 befindet sich ein gasgefüllter Ausgleichs raum, welcher zur Kompensation der Volumenzu- bzw. -abnahme im hydraulischen Arbeitsraum durch das ein- bzw. ausfahrende Eigen volumen der Kolbenstange 2 dient. Oberhalb des Trennkolbens 6 befindet sich der Dämpferkolben 3, festverbunden mit der beweg lichen Kolbenstange 2, die durch den Führungsverschluß 5 hindurch gleitet und von einer Dichtung abgedichtet wird. Die aus nicht magnetisierbaren Material bestehende Abdeckung 4 ist derart aus gebildet, daß sie einseitig offen und über den Dämpferzylinder 1 gestülpt ist. In der Abdeckung 4 befindet sich eingebettet eine Sensorwicklung 9, die sich über die gesamte Länge der Abdeckung 4 erstreckt. Weiterhin liegen zwei weitere Meßwicklungen 7, 8 am unteren und oberen Ende der Abdeckung 4 auf der Sensorwicklung 9. Die Länge dieser Meßwicklungen 7, 8 ist gegenüber der Länge der Sensorwicklung 9 klein, ihre Anschüsse sind getrennt nach außen geführt. Der durch die Sensor- und Meßwicklungen hindurchgleitende Dauermagnet 10 wurde auf dem Führungsverschluß 5 angeordnet. Zwischen dem Dauermagneten 10 und den Sensor- 9 und Meßwicklun gen 7, 8 befindet sich ein Luftspalt.

Wird nun aufgrund einer Fahrbahnunebenheit der Dämpferzylinder 1 nach oben gedrückt, bewegt sich der Dauermagnet 10 innerhalb der ihn umgebenden Sensorwicklung 9 nach oben und wird in der Sensor wicklung 9 eine Spannung induzieren. Dieses Spannungssignal ist innerhalb der Sensorwicklung 9 proportional zur Relativgeschwin digkeit von Dämpferzylinder 1 und Kolben 3. Gelangt der Dauer magnet 10 jedoch an das Ende der Sensorwicklung 9, wird auch in der Meßwicklung 7 eine Spannung induziert, die die Endlage des Dauermagneten 10 und damit die zulässige Endlage des Dämpfer kolbens 3 signalisiert.

Die untere mögliche Ausfahrposition wird auf die gleiche Weise durch die untere Meßwicklung 8 erfaßt. Zur Auswertung der indu zierten Spannung werden die Anschlüsse der Sensor- und Meß wicklungen getrennt oder gemeinsam auf eine nicht dargestellte Auswerteelektronik geführt.

Das in Fig. 2 gezeigte Detail verdeutlicht den Aufbau des oberen Teils der Sensorwicklung 9 mit der Meßwicklung 7, wobei der An schluß 14 der Meßwicklung 7 einzeln und der Anschluß 13 zusammen mit dem oberen Anschluß der Sensorwicklung 9 nach außen geführt sind. Außerdem kann es sinnvoll sein, zwischen dem Führungsver schluß 5 und dem Dauermagneten 10 eine nicht magnetisierbare Zwischenlage 12 anzuordnen, die verhindert, daß die Magnetkraft durch das Eisen des Dämpferzylinders geschwächt wird.

In Fig. 3 wird ein Schwingungsdämpfer ohne Abdeckung gezeigt. Hier befindet sich das System aus Sensor- und Meßwicklungen auf der Wandung des aus nicht magnetisierbaren Material bestehenden Dämpferzylinders 1 und wurde zum Schutz gegen äußere Einflüsse mit einem Dielektrikum umhüllt. Denkbar wäre auch, die Sensor- und Meßwicklungen direkt in der Wandung des Dämpferzylinders 1 anzuordnen. Der Dauermagnet 10 zur Erzeugung der Induktions spannung befindet sich am Dämpferkolben 3 oder am unteren Teil der Kolbenstange 2. Auch hier wird in der Sensor wicklung 9 eine Spannung proportional zur Relativgeschwindigkeit und in den Meßwicklungen 7 und 8 ein Erkennungssignal für die Endstellungen des Ein- und Ausfahrhubes induziert.

Die Fig. 4 zeigt einen Schwingungsdämpfer, der entgegengesetzt aufgebaut ist. Die Sensorwicklung 9 und die Meßwicklungen 7, 8 befinden sich auf oder in der aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Wandung des Dämpferzylinders 1. Der insbesondere als Ringmagnet ausgebildete Dauermagnet 10 wurde an der Abdeckung 4 angeordnet und ist somit über diese mit der Kolbenstange 2 ver bunden. Aufgrund des gleichen Induktionsprinzipes wird bei einer Relativbewegung zwischen Dämpferzylinder 1 und Dämpferkolben 3 in der Sensorwicklung 9 eine der Relativgeschwindigkeit propor tionale Spannung induziert und beim Passieren der Meßwicklung 7 oder 8 durch den Dauermagneten 10 ein Kennungssignal für die End stellungen des Dämpferkolbens 3 erzeugt. Beim Erreichen einer der beiden Endstellungen des Ein- bzw. Ausfahrhubes kann somit über eine Regelung die Dämpfung auf einen höheren Dämpfungswert ge schaltet werden, der Dämpfungszylinder fährt langsamer auf den Puffer 11 auf und ein Durchschlagen des Schwingungsdämpfers wird verhindert.

Weitere, nicht dargestellte Varianten, die Relativgeschwindigkeit und die Endstellungen des Ein- und Ausfahrhubes zu sensieren, liegen darin, die Windungszahl je Längeneinheit am unteren und oberen Ende der Sensorwicklung zu erhöhen, wobei die Möglichkeit besteht, die Windungen mehrlagig oder dichter zu legen und die Anschlüsse dieser Teilwicklungen getrennt nach außen zu führen.

Bezugszeichen

1 Dämpfungszylinder
2 Kolbenstange
3 Dämpferkolben
4 Abdeckung
5 Führungsverschluß
6 Trennkolben
7 Meßwicklung
8 Meßwicklung
9 Sensorwicklung
10 Dauermagnet
11 Puffer
12 Zwischenlage
13 Anschluß
14 Anschluß

Claims

1. Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit und/oder Stellung zwischen einem Dämperzylinder und einem mit einer Kolbenstange verbundenen, sich in diesem bewegen den Dämpferkolben eines Schwingungsdämpfers für Kraft fahrzeuge, bestehend aus einem mit dem Dämpferzylinder verbundenen Dauermagnet und einer mit dem Dauermagneten zusammenwirkende, als zylindrische Spule ausgebildete Sensorwicklung mit an den Enden angeordneten Anschlüs sen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß jeweils zusätzliche Anschlüsse für ein kurzes Wicklungsteil vor den Enden der Sensor wicklung (9) getrennt nach außen geführt sind.

2. Sensor zur Messung der Relativgeschwindigkeit und/oder der Stellung zwischen einem Dämpferzylinder und einem mit einer Kolbenstange verbundenen, sich in diesem bewegenden Dämpfer kolben eines Schwingungsdämpfers für Kraftfahrzeuge, be stehend aus einem mit dem Dämpferkolben oder der Kolben stange verbundenen Dauermagneten und einer innerhalb oder außerhalb der aus nicht magnetisierbaren Material bestehen den Wandung des Dämpferzylinders eingebrachten, als Spule ausgebildeten Sensorwicklung mit an den Enden angeordneten Anschlüssen, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart angebaut ist, daß jeweils zusätzliche Anschlüsse für ein kurzes Wicklungsteil vor den Enden der Sensorwick lung (9) getrennt nach außen geführt sind.

3. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauer magnet (10) an der mit der Kolbenstange (2) verbundenen Abdeckung 4 befestigt ist.

4. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwicklung aus einer ersten sich über die gesamte Länge erstreckenden Sensorwicklung (9) und zwei weiteren Wick lungen (7, 8) mit eigenen, nach außen geführten Anschlüs sen, die sich am oberen und unteren Ende auf der ersten Wicklung (9) liegend befinden, besteht.

5. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer oder mehrere Anschlüsse der ersten Sensorwicklung (9) mit An schlüssen der weiteren Wicklungen (7, 8) verbunden sind.

6. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß die getrennt nach außen geführten Wicklungsteile der Sensorwicklung (9) eine erhöhte Windungszahl je Längeneinheit aufweisen.

7. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß die getrennt nach außen geführten Wicklungsteile mehr lagig gewickelt sind.

8. Sensor in einem Schwingungsdämpfer für Kraftfahrzeuge nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die Sensorwicklung (9) derart aufgebaut ist, daß die Windungen der getrennt nach außen geführten Wick lungsteile enger gelegt sind.